3105는 3003이 충분히 강하지 않고 5052가 작업 비용 대비 너무 비쌀 때 구매자가 선택하는 등급입니다. 이는 마그네슘이 첨가된 3xxx계 합금으로, 도장 및 코팅 코일 — 지붕재, 벽체 클래딩, 거터, 덕트 — 에서 거의 전적으로 그 위치를 확보합니다.
선택의 폭이 좁기 때문에 잘못 지정되는 경우가 많습니다. 이 가이드는 화학 조성이 실제로 어떤 역할을 하는지, 조질 단계가 어떻게 작동하고 각 단계가 어디서 한계에 도달하는지, 브레이크 프레스와 아크 용접 하에서 어떻게 거동하는지, 그리고 3105가 한계에 도달했을 때 어떤 합금으로 전환해야 하는지를 다룹니다.
3105 알루미늄이란 무엇인가
3105는 비열처리성 알루미늄-망간-마그네슘 합금으로, AA 3105 / UNS A93105 및 EN AW-3105 (AlMn0.5Mg0.5)로 등록되어 있습니다. 판재 및 후판은 ASTM B209, 인발관은 ASTM B210, 봉재·환봉·선재는 ASTM B211, 압출 형재는 ASTM B221의 적용을 받습니다.
상업적 역할은 특정합니다. 즉, 컬러 코팅 건축용 시트의 기재입니다. 마그네슘 첨가는 3003 이상의 강도를 제공하면서 3xxx계를 건축 제품의 기본 소재로 만드는 성형 거동과 대기 부식 저항성을 유지합니다.
강도는 열처리가 아닌 냉간 가공에서 나옵니다. 이 합금에는 용체화 처리 후 시효 경화 공정이 없으며, T 조질도 존재하지 않습니다. 도면에 3105-T6이라고 표기되어 있다면 그 도면은 잘못된 것입니다.
3105의 화학 조성
아래 한계값은 ASTM B209 및 EN 573-3에 따른 등록 값입니다.
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 실리콘(Si) | 0.60 최대 |
| 철(Fe) | 0.70 max |
| 구리(Cu) | 0.30 최대 |
| 망간(Mn) | 0.30 – 0.80 |
| 마그네슘(Mg) | 0.20 – 0.80 |
| 크롬(Cr) | 0.20 최대 |
| 아연(Zn) | 0.40 최대 |
| 티타늄(Ti) | 최대 0.10 |
| 기타, 각각 / 합계 | 0.05 / 0.15 |
| 알루미늄(Al) | 나머지 |
세 개의 행이 이 등급 전체를 좌우합니다. 마그네슘 0.20–0.80%는 3003에 없는 첨가 원소이며, 3105가 강도에서 3003보다 높은 위치에 있는 이유입니다.
망간은 구매자들이 잘못 이해하는 행입니다. 3105는 0.30–0.80% Mn을 함유하여 3003의 1.0–1.5%보다 훨씬 낮습니다 — 따라서 3105는 3003에 마그네슘을 섞은 것이 아닙니다. 저망간 기재에 마그네슘을 첨가한 것이며, 순효과는 큰 강도 향상이 아닌 완만한 강도 증가입니다.
크롬은 0.20%로 상한이 설정되어 있으며 강화 원소로 첨가되는 것이 아니라 주조 결정립 조직을 미세화합니다. 구리는 부식 성능을 보호하는 잔류 상한값으로, 여기서는 미량 원소로 유지됩니다.
열처리 상태에 따른 기계적 특성
H 조질 체계는 금속에 어떤 처리가 행해졌는지를 알려줍니다. H1x는 변형 경화만, H2x는 변형 경화 후 부분 어닐링, H3x는 변형 경화 후 안정화입니다. 3105 판재는 O, H12, H14, H16, H18, H22, H24, H26, H28 조질로 공급되며, 열간 가공 후판에는 H112가 적용됩니다.
| 성질 | 상태 | 기준 | 인장 강도 Rm (MPa) | 항복 강도 Rp0.2 최소값 (MPa) | 연신율 A50 최소 | 선택 용도 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O | Annealed | ASTM B209 최소값 | 97 – 145 | 35 | 16 – 20% | 딥 드로잉, 스피닝, 플래싱 |
| H12 | Quarter hard | ASTM B209 최소값 | 131 – 179 | 103 | 1 – 3% | 경성형, 일반 판재 |
| H14 | 반경질 | ASTM B209 최소값 | 152 – 200 | 124 | 1 – 2% | 패널, 롤 성형 프로파일 |
| H18 | 완전경질 | 일반 제조사 값 | 195 이상 | ≈180 | 11% 이하 | 평판 패널, 절단 길이재, 강성 |
기준 열이 핵심입니다. 처음 세 행은 ASTM B209 최소값인 반면, H18 행은 일반 제조사 수치이므로 보증 최소값으로 구매 사양서에 기재해서는 안 됩니다. ASTM B209는 이러한 최소값을 게이지별로 표로 제시하므로, 동일 조질의 0.5mm 판재와 3.0mm 판재는 같은 수치를 적용받지 않습니다.
입고 시 두 가지 결과가 중요합니다. 첫째, 인장 범위가 인접 조질 간에 중복됩니다. O 조질의 97–145 MPa와 H12의 131–179 MPa는 14 MPa 구간을 공유하며, H12와 H14도 중복되므로 조질은 인장 강도가 아닌 항복 강도로 확인합니다. 둘째, H18은 표준 판재 조질 중 가장 높은 항복 최소값을 가지며, H28은 동일한 인장 수준에서 더 높은 연성을 가집니다. H19를 제시하는 견적은 등록된 조질 체계를 벗어나므로 해당 수치가 어떤 표준에서 나왔는지 문의해야 합니다.
H24와 H26은 부분 어닐링 버전입니다. 동일한 인장 범위에서 H24는 H14보다 낮은 항복 최소값을 가지며, 이는 롤 성형기에게 정확히 필요한 것입니다. 즉, 코일을 취급할 수 있는 충분한 강성과 균열 없이 좁은 프로파일을 견딜 수 있는 충분한 연성입니다. H26은 긴 지붕 패널과 높은 풍하중을 위해 강도를 다시 높입니다.
3105의 성형: 굽힘 반경이 한계에 도달하는 지점
O 조질은 가장 좁은 반경과 가장 깊은 드로잉을 수용하며, 스피닝 또는 수작업 플래싱의 조건입니다. H12와 H22는 큰 스프링백 보정 없이 경성형이 가능합니다.
H14와 H24는 일반 생산 조질입니다. 0.5–1.5mm 판재에 대한 일반 제조사 관행은 H14와 H24의 경우 내측 반경 약 2.5t, O 조질의 경우 거의 제로 반경입니다. 이는 출발점일 뿐 보증이 아닙니다 — 공구 상태, 절단면 품질, 굽힘 방향 모두가 한계를 변화시킵니다.
H16과 H18은 최소 성형 조질입니다. 종방향 시임, 헴, 좁은 리지(ridge)는 H18에서 균열이 발생하며, 슬리팅 버(burr)는 경질 조질에서 균열 개시점이 되므로 슬리팅 후 성형되는 부품에는 절단면 상태를 명시해야 합니다.
두 가지 규칙으로 대부분의 성형 불량을 방지할 수 있습니다. 형상이 허용하는 경우 압연 방향에 직각으로 굽히십시오. 결정립에 직각 방향의 연성이 결정립 방향보다 높기 때문입니다. 그리고 부품이 최대 강도와 좁은 굽힘을 동시에 요구하는 경우, 해답은 경질 조질이 아니라 연질 조질에 두께를 더하는 것입니다 — 굽힘 후 응력을 완화할 열처리가 없기 때문입니다.
내식성 및 표면 처리
3105는 클래딩이나 코팅 없이도 도장하지 않은 외부 사용에 충분할 정도로 일반 대기 부식에 저항합니다. 낮은 구리 함량이 이를 유지하는 요인입니다. 구리는 3xxx계 합금을 부식 문제로 만드는 원소이며, 여기서는 잔류 수준으로 억제되어 있습니다.
침수, 비말대 또는 영구 습윤 환경에는 적합하지 않으며, 코팅이 그러한 조건에서 합금의 성능을 변화시키지는 않습니다.
대부분의 3105는 나출 상태로 사용되지 않습니다. 도장용 코일로 판매되며, 코팅 시스템 — PE, SMP 또는 PVDF — 과 전처리 라인이 합금 선택보다 사용 수명에 더 큰 영향을 미칩니다. 합금이 기여하는 것은 전환 코팅을 균일하게 받는 표면과 코팅 코일이 거치게 될 성형을 견디는 조질입니다.
아노다이징은 구매자들이 문제를 겪는 부분입니다. 3105는 아노다이징이 가능하지만, 망간이 6xxx계 합금보다 더 어둡고 회색빛이며 덜 균일한 피막을 생성합니다. 외관면에서 이러한 차이는 배치 간 색상 편차로 나타나므로, 3105의 아노다이징은 장식적 목적이 아닌 보호 공정입니다.
3105의 용접
3105는 표준 알루미늄 공정으로 용접됩니다. GTAW(TIG), GMAW(MIG), 저항 용접 모두 가능하며, 박물 덕트 및 거터 작업은 보통 MIG가 아닌 TIG 또는 저항 시임 용접을 사용합니다.
용가재 선택은 AWS A5.10을 따릅니다. ER4043이 3xxx 판재의 일반적인 선택이며, ER5356은 더 높은 용접 강도 또는 아노다이징 후 더 유사한 색상이 요구될 때 사용됩니다. 어느 것을 사용하든, 실제로 용접되는 합금과 조질에 대해 절차를 검증해야 합니다.
열영향부가 설계상의 핵심 문제입니다. 융합 용접은 용접부 옆의 냉간 가공된 금속을 어닐링하므로, 국부 물성이 O 조질 범위 — 인장 97–145 MPa, 항복 최소 35 MPa — 로 되돌아갑니다. 모재인 H14 판재의 152–200 MPa 및 124 MPa와 대비됩니다. 접합부는 모재 조질이 아닌 어닐링된 값으로 설계해야 합니다.
회복 경로가 없습니다. 3105는 비열처리성 합금이므로 용접 후 열처리로 상실된 냉간 가공을 복원할 수 없습니다. 재압연만이 가능하지만, 완성된 부품에서는 선택 사항이 아닙니다.
3105 vs 3003, 5052, 1100 및 3005
| 합금 | 합금 축 | 기준 템퍼 | 인장 최소값 (MPa) | 항복 최소값 (MPa) | 우위를 점하는 분야 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1100 | 상업용 순도 | H14 | 110 | 97 | 성형성, 전도성, 비용 |
| 3003 | Mn 1.0–1.5, Mg 없음 | H14 | 138 | 117 | 깊은 성형, 공급성, 가격 |
| 3105 | Mn 0.30–0.80, Mg 0.20–0.80 | H14 | 152 | 124 | 코팅 건축용 판재 |
| 3005 | Mn 1.0–1.5, Mg 0.20–0.60 | H14 | — | — | Mn 함량이 더 높은 사이딩 소재 |
| 5052 | Mg 2.2–2.8 | H32 | 215 | 160 | 해양 환경, 고하중 |
대비 3003, H14 최소값 대비 인장 14 MPa, 항복 7 MPa 우수하며, 이는 약 10%와 6%에 해당합니다. 이는 강성과 내덴트성이 1mm 미만의 두께 차이로 확보되는 박판에서 실질적인 이점이며, 강도가 크게 부족한 설계를 구제할 수 있을 만큼 충분하지는 않습니다.
대비 5052-H32, 격차는 반대 방향으로 나타납니다: 인장 215 MPa, 항복 160 MPa로, 3105-H14 최소값 대비 약 41%와 29% 높습니다. 이는 동일 합금의 더 경화된 템퍼가 아니라 다른 합금 등급입니다.
1100 대비 3105-H14는 최소값 기준 약 38% 더 강하며, 이는 3105가 사이딩 및 간판 배면재의 주력 소재인 이유입니다.
3005는 구매자를 혼란스럽게 하는 인접 등급입니다. 3003의 높은 망간을 유지하면서 마그네슘을 약간 첨가하여, 3105의 변형이 아닌 다른 합금이 됩니다. 사양서에 3005가 명시된 경우, 3105가 동일 두께에서 이를 대체한다고 가정하지 말고 도면에서 요구하는 강도 기준을 확인하십시오.
Go / No-Go: 3105가 해당 부품에 적합한가?
다음은 등급을 발주하기 전에 확인해야 할 조건들입니다.
다음의 경우 3105를 사용하십시오:
- 생산 경로가 코일 공급 롤 포밍 또는 지붕재, 클래딩, 거터, 덕트 부품의 스탬핑인 경우
- 3003이 강도, 내덴트성 또는 풍하중 검사에서 불합격했고, 5052는 작업에 과도한 합금인 경우
- 사용 환경이 대기 중이며, 침수, 스플래시 존 또는 화학물질 노출이 없는 경우
- 마감이 도장 또는 코일 코팅이며, 소재가 전처리를 균일하게 받기만 하면 되는 경우
- 용접 조립이 포함되며, 접합부를 어닐링 상태 값으로 설계할 수 있는 경우
다음의 경우 3105를 사용하지 마십시오:
- 사용 환경에 영구 침수, 고농도 염화물 또는 화학물질 노출이 포함되는 경우 — 5052 또는 5083으로 전환하십시오
- 육안으로 보이는 아노다이징 마감이 지정된 경우 — 5005 또는 6063이 3105가 제공할 수 없는 균일한 코팅을 제공합니다
- 납품 상태에서 약 200 MPa 이상의 인장강도가 요구되는 경우 — 5052-H32 또는 6061-T6
- 설계가 용접 후 모재 강도 유지에 의존하는 경우 — 냉간 가공된 3xxx 계열은 이를 충족하지 못합니다
- 강도 향상을 위한 열처리 공정이 계획된 경우 — 3105는 이에 반응하지 않습니다
3105의 용도
- 지붕 및 벽체 클래딩 — 스탠딩 심, 골판 및 리브 패널, 코팅 또는 밀 피니시
- 빗물 처리 설비 — 거터, 다운스파우트, 파시아 및 성형 플래싱
- 주거용 사이딩 및 이동식 건물 외피
- 박판 HVAC 덕트, 플레넘 및 부속품
- 간판 블랭크 및 배면 패널
- 도장 마감이 최종 용도인 가전 및 조명 하우징
결론
3105는 좁은 용도로 설계된 전용 등급입니다: 3003보다 약 10% 강하고, 인장 최소값 기준 5052-H32보다 약 30% 낮으며, 3xxx 계열의 성형 거동을 포기하지 않으면서 그 간극에 위치하기 때문에 유용합니다. 한계도 명확합니다 — 열처리 불가, 해양 환경 사용 불가, 균일한 아노다이징 마감 불가.
당사는 3105 판재 및 코일을 O부터 H28까지, 후판을 O, H12–H18 및 H112로 공급하며, 고객 도면에 맞춰 사이징하고, 시장에서 생산되는 모든 temper를 주문 생산으로 압연할 수 있으며, 모든 주문에 MTC를 제공합니다.
게이지, temper 및 코일 폭을 보내주시면, 확정 전에 재고 대비 temper를 확인해 드립니다.
자주 묻는 질문
3105가 도면 변경 없이 3003을 대체할 수 있습니까?
대체로 가능하나, 먼저 세 가지를 확인해야 합니다:
- 성질 — 3105는 동일 temper에서 약 10% 강하므로, 빡빡한 성형 반경을 재검토하십시오.
- 용접 — 3003 절차를 확장 적용하지 말고 절차를 재적격화하십시오.
- 게이지 — 3003이 강도 최소값 기준으로 사이징되었다면, 3105는 더 얇은 게이지를 허용할 수 있으며, 이는 도면을 변경합니다.
롤포밍 지붕재에는 어떤 temper를 주문해야 합니까?
대부분의 롤포밍 지붕재 및 클래딩에는 H24를, 풍하중과 패널 길이가 더 높은 강도를 요구하는 경우에는 H26을 주문하십시오. H14도 롤포밍이 가능하지만, 항복강도가 더 높아 빡빡한 프로파일에서 연성이 떨어집니다. H26보다 경질인 것은 성형용이 아닌 평판용 temper입니다.
3105를 깔끔한 건축용 마감으로 아노다이징할 수 있습니까?
불가합니다. 3105는 망간 함량 때문에 6xxx 합금보다 더 어둡고 불균일한 회색으로 아노다이징되므로, 노출되는 아노다이징 면에는 부적합합니다. 아노다이징 트림에는 5005 또는 6063을 지정하거나, 3105를 유지하고 대신 도장하십시오.
3105 코일의 최소 주문 수량은 얼마입니까?
당사는 비재고 게이지, 폭 및 temper의 3105에 대해 저MOQ 맞춤 생산을 운영하며, 일반적인 리드타임은 10–60일입니다. 재고 사이즈는 더 빠르게 출고됩니다. temper, 게이지, 폭 및 코일 중량을 보내주시면 해당 사양의 수량과 리드타임을 모두 확인해 드립니다.
