ㅎㅇ
현생 사느라 바빠뒤져서 한동안 정보글을 못 쓰다가
오늘 졸기 전에 한번 알루미늄 합금에 대해서 글을 좀 써볼까 한다.
워낙에 방대한 양이기도 하고 전문용어도 많이 쓰는 바닥이라 이해가 쉽지는 않겠지만
최대한 쉬운 말로 압축해 풀어볼 생각이야. 뭐 아마 대부분은 읽다가 스크롤 내리던가 졸면서 잘 거라 생각하지만.
알루미늄
화학기호 : Al
일단 이놈의 알루미늄을 금속공학 관점에서 봤을 때 가장 큰 특징은 가볍고, 흔해 빠진 금속이라는 것.
철이 가장 흔해빠진 거 아니냐고 묻는 사람들이 있을 텐데 맞는 말인데 산화알루미늄은 그것보다 더 많다.
그리고 제대로 말하자면 철보다 더 흔해빠진 금속이다.
옛날 옛적 호랑이가 궐련 피던 시절에는 골때리는 제련법 때문에 상당히 비싼 금속이었으나 근대화 이후 전기제련법이 등장하면서
대량 양산에 성공, 그 뒤로 심하게 코스트 다운이 되어버린 비운의 금속(?) 이기도 하다.
뭐 알루미늄의 역사에 대해 알려고 이 글을 쓰는 건 아니고, 솦붕이들의 관심사에 맞게끔, 주제를 여기서 압축시켜야겠지.
보통, 에어소프트의 부품이나 볼트캐리어, 리시버 등에 많이 쓰이는 재질 중 아연 다음으로 많이 사용하는 금속인데,
가장 많이 쓰는 이유는 일단 가볍고, 가장 흔하게 구할 수 있고, 값도 싸기 때문이다. 알루미늄 자체는 말이지.
이 알루미늄 자체를 그냥 부품이나 리시버로 깎았다가는 얼마 못가 휘고 늘어나고 엿가락처럼 뒤틀린 황천의 뭐시기로 변할 것이다.
그렇기에, 알루미늄에 적절한 가공성과 인장강도, 경도 등을 부여하기 위해 보통은 합금을 만든다.
저번 리뷰에서 주조에 관해 설명할 때 잠깐 철의 종류에 대해 설명한 적이 있는데 알류미늄 합금도 비슷하다.
여기에서는 챈럼들이 궁금해할 소재들 중 6061 합금과 7075 합금에 대해 설명해 보도록 하겠다.
오늘은 먼저 6061 합금부터 간단하게 써볼까 한다.
성분표를 먼저 보도록 하자.
뭔 말인지 모르겠다면, 알루미늄에 합금을 뭐 넣고 얼마나 넣어서 만드는 레시피 같은 걸로 이해해라.
단위: WT.%
Al(알루미늄) : 95.8~98.6
Mg(마그네슘) : 0.8~1.2
Cr(크롬) : 0.04~0.35
Cu(구리) : 0.15~0.4
Fe(철) : 최대치 0.7
Mn(망간) : 최대치 0.15
Si(규소) : 0.4~0.8
Zn(아연) : 최대치 0.25
Ti(티타늄) : 최대치 0.15
쇠질 하는 챈럼들이나 주조공정 혹은 전기제련 쪽에 종사하는 챈럼들이라면 알겠지만 대부분은 모를 테니 이야기하자면,
대충 6061 알루미늄 합금에 들어있는 성분비라고 이해하면 된다.
대부분은 알루미늄이 베이스지만 6061 알루미늄 합금의 구성은 알루미늄-마그네슘-규소 합금이라는 것.
이로 인해 가지는 장점이 있는데, 알루미늄 합금 중에서 우수한 가공성과 빌렛을 열간 단조시 높은 강도를 얻을 수 있다는 것이다.
용도는 비행기 부품부터 챈럼들이 잘 아는 AR-15 계의 리시버 재료로도 사용될 정도로 무궁무진한 소재로 사용된다.
6061 합금의 특징 중 하나인데, 솦붕이들에게 크게 와닿는 것은 바로 용접이 용이하다는 것이다.
보통 Tig(텅스텐 불활성 가스 용접) 혹은 Mig(금속 불활성 가스 용접) 방식으로 용접이 가능하며, 공임 쪽에서도 부평에 용접 가능한 재질로 많이들 보내고 용접해 쓴다. 그래서 알루미늄 리시버에 살을 덧대든, 붙이든 할 목적이 있다면, 그리고 그 재질이 6061이라면 용접의 성공률이나 작업 결과물 자체가 상당히 양호한 것을 알 수 있을 거다.
그런데 좀 눈썰미 있는 챈럼들이라면 알아채는 부분이 있을 텐데, 6061 알루미늄, 그리고 뒤에 T6이 붙는 6061 알루미늄 합금이 있다. 이것은 무슨 차이를 나타낼까?
정답은 열처리 방식을 말하는 것이다.
열처리도 길게 풀어 이야기하자면 굉장히 복잡해지는 바, 여기서는 솦붕이들이 자주 보는 T6 열처리에 대해 간단히 언급한다.
보통 금속은 열을 가해 녹는점으로 올라갈수록 금속 내부의 결합구조에 변화가 오게 되는데, 금속공학을 잠깐 빌려 말하자면, 알파, 베타, 감마 등의 기호를 붙여 a상, b상, r상 등으로 온도에 따라 상변이가 일어나게 된다. 대표적인 예시가 스틸 합금의 상변화라고 볼 수 있지. 스틸 재질에서 뭐 오스테나이트라던가, 마텐자이트라던가 하는 말들이 이런 상변이된 조직들을 말하는 것.
알루미늄도 당연히 온도 구간에 따라 이런 상변이된 조직들의 분포도가 틀려지는데, 정말 이해하기 쉽게 앞뒤 다 자르고 축약해서 말하자면, 특정 온도 구간에 존재하는 상을 실온에서 존재시키기 위해 적절한 온도로 열을 가해 용체화 처리(해당 합금 원소의 상의 용해로 고른 고용체 발현을 하기 위한 열 온도로 가열 후 유지하여 상을 만들어 내는 것) 후, 이것을 뜨임 처리(영어로는 템퍼링이라고 하며, 재료에 적절한 인성을 부여하기 위해 실시하는 열처리의 일종)하여 열처리 종료를 하여 만든 것이 6061-T6 열처리이다.
6061의 경우 마그네슘과 규소 합금인데 T6 열처리 특성으로 인해 최대 석출 경화를 이끌어낼 수 있고, 이는 (즉, 최대항복강도)에서 정말 좋은 특성을 보인다. 그렇기에 어지간해서는 무식한 힘을 가하지 않는 이상은 찢어지거나 깨지는 경우는 드문 특징을 가지지.
여기서 솦붕이들이 알아두면 좋을 지도 모르는 사실 하나를 알려주자면,
이 열처리된 6061 T6 합금은, 용접을 해서 모재에 열이 가해지는 순간 그 부분의 T6 열처리는 풀리게 된다.
그래서 보통은, 용접 등의 수정작업을 하게 되면, 같은 물성치를 부여하기 위해 원래는 T6 열처리를 다시 해야 하는게 원칙임.
보통 이렇게까지 해서 강도를 유지하며 쓰는 솦붕이들은 없겠지만, 설령, 그렇게 풀려버린들 쉽게 깨지거나 하지는 않으니 걱정할 필요는 없어. 열처리가 풀린다 해도 해당 부분의 강도 스펙은 6061-T4 열처리 급 정도로는 유지되니까.
보통 삽에서 말하는 CNC 가공 알루미늄의 소재는 대부분 추측키로는 6061임. 물론 아닐 수도 있어.
근데, 보통 가격은 T6 열처리를 가한 6061-T6이 더 비싼 편. 이유는 열처리 등을 통한 작업공정의 추가가 있기 때문.
이쯤되면 알겠지만 6061 알루미늄 합금과 6061-T6 열처리 합금간의 강도 차이는 꽤 크고, 거기에 빌렛을 단조했든, 리시버를 단조로 찍어내든 열간단조 공정이 추가되면 그 공정값까지 더해서 강도가 향상됨은 물론 덩달아 가격이 오르는 것이지.
더 자세히 써보고 싶기는 한데 졸려서 머리가 안돌아가서 대충 축약함.
앞서 말했지만, 열처리를 거쳐 나온 6061-T6에는 정말 심각한 결함이 아닌 이상은 용접작업은 안 하는 게 좋아.
용접기의 아크로도 물성치가 떨어지니까.
여기까지 봤다면 그냥 6061이랑 6061-T6 그리고 단조제품의 단가가 왜 틀린지 대강은 이해할 수 있을 거라고 봐.
여기까지 읽어줘서 고맙고 다음에는 7075 합금에 대해서 써볼 수 있으면 써보도록 할게.
열처리 공정에 대해서도 나중에 써볼 기회가 있으려나.... 모르겠다. 워낙에 길어서.
완장호출벨
에솦챈 뉴 규정
통합
