- 카바이드의 속성
- 내마모성
내마모성은 초경합금의 가장 중요한 특성입니다. 두 표면이 서로 마찰하면 두 표면 모두에서 재료가 서서히 제거됩니다. 초경합금 부품의 경우 마모 메커니즘은 일반적으로 단단한 입자 또는 단단한 돌기로 인한 재료의 손실로 정의되는 연마 마모입니다. 마모의 개념은 매우 복잡하며 많은 변수에 따라 달라집니다. 내마모성은 주로 ASTM B611 방법을 사용하여 테스트합니다. 초경합금 부품의 경우 오른쪽 그림과 같이 입자가 미세하고 코발트 함량이 낮을수록 내마모성이 증가합니다.
마모의 개념은 매우 복잡하며 많은 변수에 따라 달라집니다. 내마모성은 주로 ASTM B611-85 방법을 사용하여 테스트하며, 옆 그림과 같이 초경합금 부품의 경우 입자가 미세할수록, 코발트 함량이 낮을수록 내마모성이 증가합니다.
- 경도
재료 과학에서 경도는 기계적 압입 또는 마모에 의해 유발되는 국부적인 소성 변형에 대한 저항력을 측정하는 척도입니다. 초경합금의 경우 경도는 일반적으로 ISO 3878에 따른 비커스 경도 테스트를 기반으로 결정됩니다. 초경합금의 경도를 측정하는 또 다른 방법은 로크웰 절차 스케일 A(ISO 3738)입니다. 둘 다 다이아몬드 압자를 사용합니다. 두 절차 간의 변환에 대한 이론적 공식은 없습니다. 비교를 위해서는 확실한 테스트를 수행해야 합니다. 내마모성과 마찬가지로 경도 역시 입자 크기가 작고 코발트 함량이 낮을수록 증가합니다(아래 왼쪽 그림 참조). 내마모성과 경도는 코발트 함량 및 입자 크기와 관련하여 유사한 거동을 보이므로 경도는 종종 내마모성의 기준으로 사용됩니다. 그럼에도 불구하고 경도와 내마모성의 관계는 기하급수적이며 입자 크기에 따라 달라집니다(아래 오른쪽 그림 참조).
- 인성
소재가 외부의 정적 또는 동적 응력에 노출되는 경우, 특히 충격 하중이 가해지는 경우 소재의 강도와 연성을 모두 고려해야 하는 경우가 많습니다. 이 두 가지 특성이 인성을 결정하며, 인성은 골절 또는 균열 전파에 대한 저항 능력으로 정의됩니다. 인성 값을 정의하는 방법에는 가로 파열 강도 또는 파괴 인성과 같은 다양한 방법이 있습니다.
카바이드의 경우 표준 ISO 3327에 따라 인성을 결정하기 위해 횡방향 파열 강도를 자주 적용합니다. 특정 길이의 시험 재료를 표면에 놓고 부러질 때까지 중간에 응력을 가합니다(아래 그림 참조). 그런 다음 여러 테스트의 평균값을 가로 파열 강도(T.R.S.)라고 합니다.
일반적으로 최대 값은 코발트 함량이 약 14wt%, 입자 크기가 약 0.2~0.8µm일 때 달성됩니다. 초경합금의 인성은 금속 바인더 함량과 입자 크기가 커짐에 따라 증가합니다. 그러나 횡방향 파열 강도는 구조 또는 표면의 결함 수와 크기에 따라 결정적으로 영향을 받습니다. 골절은 항상 구조물의 가장 약한 지점에서 발생하며, 이는 가장 큰 결함이 있는 곳이기도 합니다. 따라서 결함의 수가 많을수록 파단 확률이 높아집니다.
초경 제조 분야는 품질에 대한 요구가 높기 때문에 불순물이나 결함을 최소화하여 파손 위험을 줄일 수 있습니다.
다른 금속 재료에 비해 초경합금은 인성이 낮은 부품으로 간주될 수 있습니다. 이를 쉽게 파악하기 위해 비커스 경도 인덴트의 균열 길이와 크기를 사용하여 파단 인성을 추정합니다(아래 왼쪽 그림 참조).
정의상 카바이드는 파단 전에 기본적으로 소성 변형이 없기 때문에 부서지기 쉬운 재료로 간주되어야 합니다. 때때로 우리는 파손이 발생한 표면의 미세구조 검사를 통해 인성을 비교할 수 있습니다. 아래 그림과 같이 미세구조를 살펴보면 다양한 탄화물이 인성 측면에서 매우 큰 차이를 보입니다. 균열 전파가 클수록 파단 인성이 높고, 균열 전파가 짧을수록 인성이 낮습니다. 아래 그림을 참조하세요.
