단조성

단조용 재료는 급격한 가공 하중을 받아도 소성 변형이 잘 되는 것이어야 한다. 단조에 적합한 재료의 성질을 가단성이라 하는데, 가단성은 소재가 균열을 일으키지 않고 겪을 수 있는 변형 능력으로 정의된다.

금형 재료에 요구되는 조건

1 고온에서의 강도와 인성

2. 기계적 및 열 충격에 대한 저항

3. 균일하게 경화할 수 있는 능력

4. 마모 저항, 특히 열간 단조에서 소재에 생기는 스케일에 대한 마모 저항

가단성을 정량화시키기 위해 여러 가지 시험법이 개발되어 있으나, 보편적으로 사용되는 방법은 아직 없다. 흔히 사용되는 시험은 원주형 시편을 압축하여 배가 나온 옆면에 균열이 생기는 지를 관찰하는 업세팅 시험이다. 균열이 생길 때까지 많은 변형을 받을수록, 그 금속의 가단성은 양호하다고 할 수 있다. 업세팅 시험은 온도 및 변형 속도를 변화시켜 가면서 행할 수도 있다. 재료의 노치에 대한 민감성이 높을수록 표면 결함은 균열로 발전되어 재료에 영향을 준다. 전형적인 표면 결함으로는 길이 방향 자국, 개재물, 전 단계 가공 시에 생긴 겹침 등을 들 수 있다.

열 간-꼬임 시험(hot-twist test)에서는 둥근 시편을 파단이 생길 때까지 같은 방향으로 바른다. 여러 개의 시편으로 온도를 변화시켜가며 이 시험을 행하여 각 시편이 파단에 이르기 전까지 꼬인 회전수를 측정한다. 이렇게 함으로써 최적 단조 온도를 알아낼 수 있다. 열 간-꼬임 시험은 특히 철강 재료에 유용한 방법이다. 철, 구리, 알루미늄 중 순도가 높은 것은 가단성이 커서 단조하기 쉽지만, 기계 재료는 강도, 가격, 제품에 요구되는 조건 등을 만족시켜야 하므로 가단성은 다소 떨어지더라도 알맞게 기계적 성질을 가진 것이 사용된다.

여러 가지 금속 및 합금의 가단성을 양호한 순으로 나열하면 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 구리 합금, 탄소강, 저합금강, 마르텐사이트 스테인레스강, 오스테나이트 스테인레스 강, 티타늄 합금, 철기 초내열 합금, 코발트기 초내열 합금, 몰리브덴 합금, 니켈기 초내열 합금, 텅스텐 합금 순이다. 이와 같은 간단성의 순서는 각 재료의 연성과 강도, 단조 온도, 윤활, 단조품의 질 등을 고려한 일반적인 순서이다.

[출처: 대원 단조]