기계재료 - 금속 원소 및 비중 (20도씨)

금속의 밀도는 주어진 조건에서 해당 금속의 단위 부피당 질량을 나타내는 값으로, 일반적으로 g/cm³ (그램/센티미터^3) 또는 kg/m³ (킬로그램/미터^3)로 표시됩니다.

 

아래는 몇 가지 금속의 20°C에서의 근사적인 밀도 값입니다. (단위: g/cm³)

금속 원소	비중 (20°C)
마그네슘(Mg)	1.738 g/cm³
알루미늄(Al)	2.698 g/cm³
티타늄(Ti)	4.506 g/cm³
크롬(Cr)	7.15 g/cm³
아연(Zn)	7.134 g/cm³
철(Fe)	7.874 g/cm³
니켈(Ni)	8.920 g/cm³
구리(Cu)	8.920 g/cm³
은(Ag)	10.49 g/cm³
납(Pb)	11.34 g/cm³
텅스텐(W)	19.25 g/cm³
금(Au)	19.32 g/cm³

 

철 (Fe): 지구 지각에서 가장 풍부한 금속 중 하나로, 강철의 주 성분입니다. 건축, 운송수단, 도구 등 다양한 용도로 사용됩니다.

알루미늄 (Al): 경량이면서 강도가 높아 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 우주 항공 산업, 자동차 제조, 포장재 등에 널리 사용됩니다.

마그네슘 (Mg): 경량이면서 강도가 높아 항공기, 자동차, 전자 제품 등에 사용됩니다.

티타늄 (Ti): 높은 강도와 내식성을 가진 금속으로 항공기, 의료기기, 스포츠 용품 등에 사용됩니다.

크롬 (Cr): 스테인리스 스틸 제조에 사용되어 부식에 강한 소재를 만드는 데 기여합니다.

아연 (Zn): 부식 방지를 위한 도금에 사용되며, 건설, 자동차, 전자 제품에 널리 사용됩니다.

니켈 (Ni): 합금의 주 성분으로 사용되어 강도와 내식성을 향상시키는 데 활용됩니다.

구리 (Cu): 전기의 좋은 전도체로 사용되며, 전선, 배관, 전자 제품 등에 사용됩니다.

은 (Ag): 귀금속으로 쓰이며, 주로 주얼리, 촬영 필름, 전기 전자 기기 등에 사용됩니다.

납 (Pb): 부식 방지 및 납 산전지 등 다양한 용도로 사용됩니다.

텅스텐 (W): 높은 녹는점과 강도를 가지고 있어 전구 필라멘트, 카바이드 도구 등에 사용됩니다.

금 (Au): 귀금속으로 쓰이며, 주로 보석, 투자, 전기 전자 부품 등에 사용됩니다.

 

Au. Gold

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금속의 비중과 설계

금속의 비중은 재료의 설계 및 선택에 중요한 영향을 미칩니다.

1. 구조 강도 및 무게 감소: 금속의 비중이 낮을수록(높은 비중일수록) 동일한 부피의 물체의 무게가 증가합니다. 따라서 비중이 낮은 금속은 구조물이나 운송 수단 등에서 유용할 수 있습니다. 비중이 낮은 금속은 동일한 강도를 유지하면서 무게를 줄일 수 있어, 자동차, 항공기, 그리고 건축 구조물 등에서 중요한 역할을 합니다.

2. 열 전도성: 금속의 설계에는 열 전도성도 중요한 역할을 합니다. 금속은 열을 잘 전도하는 특성이 있어, 열이 효과적으로 전달되는 용도에서 유용합니다. 예를 들어, 열교환기, 냉장고, 및 열 전달이 중요한 전기 및 전자 장치 설계에서 금속이 많이 사용됩니다.

3. 부식 저항성: 특히 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구리와 같은 금속들은 부식 저항성이 뛰어나기 때문에 해양 환경이나 화학적 환경에서 사용되기 좋습니다. 부식에 강한 금속을 선택하면 시간이 지나도 성능을 유지할 수 있어 설계의 수명을 높일 수 있습니다.

4. 가공성 및 형태 안정성: 금속은 가공이 쉽고 다양한 형태로 제조할 수 있는 특성이 있습니다. 이는 제품의 형태 및 가공 가능성에 대한 설계적 유연성을 의미합니다.

5. 비용: 금속의 선택은 생산 비용과도 관련이 있습니다. 흔하게 사용되는 금속은 일반적으로 저렴하게 얻을 수 있지만, 드물거나 특수한 금속들은 비용이 높을 수 있습니다. 설계자는 예산과 성능 간의 균형을 고려해야 합니다.