금속의 특성

▶ 대부분 상온에서 결정 구조를 가진 고체 상태의 물질이다(단, 수은은 금속이지만 상온에서 액체 상태이다).

1. 광택

• 금속은 빛을 잘 반사하며, 고유한 색깔을 가지고 있다. 대부분의 금속은 은백색을 띠지만 금은 노란색, 구리는 붉은 노란색을 띤다.

2. 연성과 전성

• 금속에 힘을 가할 때 퍼지는 성질을 전성이라 하고, 늘어나는 성질을 연성이라 한다. 일반적으로 금속은 연성과 전성이 좋으며, 특히 금과 구리, 알루미늄은 전성과 연성이 우수하다.

3. 녹는점

• 금속은 대개 일정한 녹는점을 갖는다. 수은은 녹는점이 가장 낮아 약 -38.9°C이고, 철은 약 1539°C, 텅스텐은 금속 중에서 녹는점이 가장 높은 3410°C 이다. 금속은 일반적으로 합금을 만들거나 다른 원소가 불순물로 들어가면 녹는점이 낮아진다.

4. 전기 및 열전도도

• 금속은 전기 및 열에 대한 전도도가 우수하다. 금속의 전기 전도도는 은이 가장 크고, 그 다음으로 구리, 금, 알루미늄 및 마그네슘 순이다.

5. 비중

• 비중은 4°C 물의 무게와 같은 부피를 가진 물질의 무게와의 비로 나타낸다. 비중 4.5를 기준으로 경금속과 중금속으로 나누며, 경금속에는 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄, 베릴륨 등이 있고, 중금속에는 철, 니켈, 구리, 크롬, 수은 등이 있다.

철금속의 종류와 용도

-탄소의 함유량에 따라 순철, 탄소강, 주철로 나뉜다.

1. 순철

• 철 이외에 탄소나 다른 불순물이 거의 없는 철을 말하며, 상온에서 연성과 전성이 크므로 소성 가공이 쉬우나 가공 온도가 900°C 이상이 되면 갈라지기 쉽다. 재질이 연하여 철강 실험용 재료, 전동기나 변압기의 재료 등으로 사용된다.

2. 탄소강

• 탄소강의 탄소 함유량 기준은 여러 요소에 의해 다를 수도 있으나 일반적으로 탄소강은 탄소의 함유량에 따라 저탄소강(0.12 ~ 0.30%), 중탄소강(0.30 ~ 0.60%), 고탄소강(0.60 ~ 0.80%)으로 구분한다.

• 저탄소강 : 탄소의 함유량이 적으므로 강도가 약하며, 무르고 잘 늘어나 가공이 쉽다. 철판, 철근, 강판 등에 사용된다.

• 중탄소강 : 비교적 강도가 크면서도 가공이 쉬워 일정 이상의 강도를 필요로 하는 기계 부품, 볼트, 너트 및 구조용 재료로 사용된다.

• 고탄소강 : 탄소를 많이 함유하고 있기 때문에 매우 단단하고 잘 늘어나지 않는다. 공구강, 레일, 스프링 등에 사용된다.

3. 주철

• 탄소 함유량이 3.0 ~ 3.6% 이상인 것을 말하며, 연성과 전성이 거의 없다. 녹는 온도가 강철에 비해 낮으므로 용해한 쇳물을 주형에 부어 주물로 만들기 쉽다. 표면이 굳고 단단하며 녹이 잘 슬지 않으나, 충격에 약하므로 누르거나 두들겨서 제품을 만들기에는 적합하지 않다.

비철 금속의 종류와 용도

1. 구리

• 구리는 다른 금속에 비해 전기와 열을 잘 전달하며, 전성과 연성이 우수하여 여러 가지 모양으로 가공하기 쉽다. 또한, 화학적 저항력이 커서 녹이 잘 슬지 않으며, 주석, 아연, 니켈 등과 합금하면 더욱 우수한 성질을 갖는다.
• 전선, 전기 부품, 열전도 재료 등으로 사용된다.

2. 알루미늄

• 알루미늄은 가볍고 전기와 열을 잘 전달하며, 전성과 연성이 좋아 가공하기가 쉽다.
• 순수한 알루미늄은 단단하지 않으므로 대부분 합금으로 만들어서 사용한다. 대표적인 합금인 두랄루민은 알루미늄에 구리와 마그네슘을 첨가한 것으로, 가볍고 단단하며 가공성과 기계적 성질이 우수하여 항공기, 자동차 등의 몸체에 사용된다.

▶ 합금 : 순수한 금속에 한 가지 이상의 다른 금속이나 비금속 원소를 섞어서 성질을 개량시킨 것

• 합금의 효과

- 강도와 경도는 커지고 연성과 전성은 작아진다.

- 녹는점이 낮아진다.

- 담금질이 잘된다.

- 전기와 열의 전도율이 낮아진다.

• 합금을 하여 성질을 개량시킨 금속들

- 강도와 경도를 크게 한 합금 : 각종 합금강, 두랄루민등

- 녹는점을 낮게 한 합금: 퓨즈, 땜납등

- 전기 저항을 크게 한 합금: 니크롬선, 철크롬선등

- 색깔을 아름답게 한 합금: 황동, 청동등

• 구리 합금과 알루미늄 합금

http://study.zum.com/book/13592