강철은 어디에나 있습니다. 당신이 지금 앉아 있는 방에 있는 몇몇 물체를 보세요. 그러면 당신 주변의 몇몇 물체에 강철이 존재한다는 것이 보장됩니다. 철강이 없는 세상은 상상하기 어렵습니다.
우리는 사람들이 철강에 대해 더 많이 배우도록 돕는 것이 가치가 있다고 생각했습니다. 철강이 어디서 왔는지, 어떻게 만들어지는지, 다양한 철강 옵션은 물론 철강의 다양한 응용 분야까지 말이죠. 강철 파이프, 강철봉, 강철판 등 우리는 거의 불가능할 정도로 강한 제품을 제공하기 위해 제조업체에 의존하고 있습니다.
강철이란 무엇입니까?
철은 순수한 형태에서는 매우 무르고 산화철로 산화되어야 하지만 지구 핵과 맨틀 전체에 분포되어 있는 가장 풍부하게 이용 가능한 광물입니다. 이 형태의 강도와 내구성이 좋지 않아 철을 사용하기가 매우 어렵습니다. 이러한 특성을 개선하기 위해 순철에 최대 2%의 탄소를 첨가하여 강철이라는 내구성이 뛰어나고 단단한 물질을 생성합니다.
높은 인장 강도와 강도로 인해 강철은 바느질 바늘부터 유조선에 이르기까지 모든 제품과 이를 생산하는 데 필요한 도구를 제조하는 데 사용됩니다. 그러나 의도된 용도에 따라 다른 품질을 통합하기 위해 다른 유형의 금속이 강철에 추가되는 경우가 많습니다.
이러한 금속 첨가물은 지금까지 각각 구조적, 화학적, 물리적 특성과 특성이 다른 3,500가지의 다양한 강철을 생산했습니다. 더욱 놀라운 점은 이러한 변형의 75% 이상이 빠르게 변화하는 산업 수요를 충족하기 위해 지난 20년 동안 도입되었다는 사실입니다.
다양한 종류의 강철
가장 일반적으로 사용되는 철강 유형과 고유한 특성 및 용도를 살펴보겠습니다. 철강에는 14가지 주요 유형이 있으며, 카테고리 내에 여러 하위 카테고리가 있습니다.
1. 탄소강
세계 철강의 대부분은 탄소강의 형태입니다. 철, 탄소 및 특정 양의 기타 합금 원소로 구성됩니다. 탄소강의 주요 합금원소인 탄소는 전체 철강 생산량의 약 90%를 차지합니다.
이는 더 강하고 훨씬 더 단단한 금속을 만드는 데 도움이 됩니다. 이는 탄소에 존재하는 원자가 철 결정 격자를 통과하여 이동하여 격자를 약간 왜곡시키고 금속 원자 사이의 틈을 메우기 때문입니다.
이러한 특성을 감안할 때, 생성된 탄소강 제품은 매우 단단합니다. 이 저항을 결정하는 것은 존재하는 탄소의 양이며 이를 세 가지 범주로 분류합니다.
가) 고탄소강
고탄소강은 일반적으로 0.61%~1.5%의 탄소를 함유하여 강하고 부서지기 쉬우며 단단한 강철이 됩니다. 내마모성을 향상시키기 위해 적절한 열처리를 거칩니다. 고강도 와이어, 스프링 등에 사용되는 것 외에도 충격 흡수 기계 제작에도 유용한 소재입니다.
B) 중탄소강
이 변형에는 0.31% ~ 0.6%의 탄소 함량이 포함되어 있어 저탄소강보다 인장 강도가 더 높은 약간 연성이 있는 강철이 됩니다. 경화시키기 위해서는 일반적으로 열처리의 한 형태인 템퍼링(tempering)으로 처리됩니다.
가단성이 매우 좋고 다양한 모양과 크기로 성형할 수 있으므로 이 유형이 세 가지 유형 중 가장 많이 사용됩니다. 고층 건물부터 울타리, 다리, 주택까지 어디에서나 사용되는 것을 볼 수 있습니다.
다) 저탄소강
저탄소강(또는 연강)에는 최대 0.3%의 탄소가 포함되어 있습니다. 저탄소강은 전성과 연성이 뛰어나지만 인장강도가 낮은 것이 특징이며 냉간압연 공정을 통해 이를 향상시킬 수 있습니다.
이는 고압 조건에서 연마된 두 개의 롤러 사이에 강철을 압연하는 것으로 구성됩니다. 가장 일반적인 용도로는 시트, 상자, 튜브, 체인, 와이어, 상자, 리벳, 차량 프레임 등을 생산하는 것입니다.
2. 합금강
합금강은 철 외에도 다양한 양의 다양한 금속으로 구성됩니다. 이러한 첨가물은 특정 용도에 맞게 강철의 특성을 조작하는 데 도움이 됩니다. 알루미늄, 니켈, 실리콘, 크롬, 망간, 티타늄, 구리 등의 금속이 어느 정도 사용됩니다.
이러한 금속을 사용하면 탄소강에서는 볼 수 없는 특성이 나타납니다. 강철의 강도, 성형성, 내식성, 연성 및 경화성에서 원하는 변화가 발생합니다. 합금강은 파이프, 자동차 부품, 발전기, 변압기, 전기 모터를 만드는데 자주 사용됩니다.
합금강은 일반적으로 다양한 유형의 처리에 더 잘 반응하며 가전제품, 조선 및 자동차와 같은 보다 전문적인 산업에 사용됩니다. 이는 더 강하거나 더 촉감이 좋은 형태, 산화에 대한 저항성이 높은 형태 또는 용접에 더 적합한 형태로 나타날 수 있습니다.
가) 저합금강
저합금강은 재료의 전반적인 기계적 특성을 향상시키기 위해 포함된 철 금속 그룹으로, 일반적으로 일반 탄소강보다 훨씬 강합니다.
몰리브덴, 니켈, 크롬과 같은 원소를 첨가하면 재료의 연성과 경도가 향상됩니다. 그렇지 않으면 재료가 훨씬 약하고 부드러워집니다. 저합금강은 판금, 자동차 부품, 구조 형상 제작에 자주 사용됩니다.
B) 고합금강
고합금강은 특정 상을 생성하고 안정화하기 위해 합금 원소와 결합된 다양한 철 금속으로 구성됩니다. 스테인레스강 합금은 고합금강입니다.
니켈 및 몰리브덴과 같은 원소 덕분에 고합금강은 흠잡을 데 없이 강하고 부식에 대한 저항력이 뛰어납니다.
합금강은 합금 원소의 조합에 따라 다양한 변형이 가능합니다. 가장 많이 사용되는 유형을 정리했습니다.
3. 텅스텐강
텅스텐으로도 알려진 텅스텐은 기본적으로 가장 순수한 형태의 모든 유형의 금속 중에서 가장 높은 녹는점을 자랑하는 둔한 은빛 금속입니다. 다른 유형의 금속보다 눈에 띄는 점은 저항성과 고온을 견딜 수 있는 능력입니다. 이러한 특성으로 인해 다양한 강철 합금에서 이 금속을 사용하여 부식 및 마모에 대한 저항성을 향상시킵니다.
또한 로켓 엔진 노즐은 텅스텐강을 사용하여 높은 내열성을 구현합니다. 코발트, 니켈, 철과 결합하면 텅스텐강을 사용하여 다양한 유형의 항공기용 터빈 블레이드를 만들 수 있습니다. 또한 다른 많은 기계 및 도구에는 높은 내열성이 필요하므로 텅스텐 강철을 사용합니다.
4. 니켈강
니켈강 합금은 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 철강 합금 중 하나입니다. 약 3.5%의 높은 니켈 함량 외에도 약 0.35%의 탄소로 구성됩니다. 그 특징은 니켈을 첨가하면 연성이 비례적으로 감소하지 않고 구조용 강철이 강화된다는 것입니다. 이렇게 향상된 인성은 충격, 충돌 및 높은 하중으로 인해 발생할 수 있는 균열을 방지하는 데 도움이 됩니다.
또한, 냉각 시 니켈은 강철의 변형 값을 감소시킵니다. 니켈강은 니켈을 첨가하면 강철의 온도가 낮아지므로 열처리에 대한 놀라운 응답성을 제공하므로 열처리에 이상적입니다.
5. 망간강
망간강은 망간 함량이 11%~14%인 가공 경화강입니다. 가공 경화 및 내마모성이 우수하기 때문에 망간강은 복잡한 철로 제조에 사용됩니다. 기타 현재 적용 분야로는 삽 버킷, 쇼트 블라스팅 캐빈, 스크레이퍼, 드릴 방지 안전 플레이트 등이 있습니다.
6. 바나듐강
바나듐 강철은 내식성 특성과 충격 흡수 능력으로 잘 알려져 있습니다. 바나듐 강철은 화학물질을 운반하는 튜브 및 도관에 사용되는 것 외에도 항공우주 분야에서 티타늄을 강철에 접착하기 위해 얇은 층 형태로 사용됩니다.
단 1%의 바나듐과 크롬만으로도 충격과 진동에 대한 저항력을 갖추기에 충분하므로 자동차 응용 분야에 이상적입니다.
7. 크롬강
크롬을 첨가하면 임계 냉각 속도가 감소하고 강철의 박리 저항성, 내마모성 및 고온 저항이 증가합니다. 주로 내식성을 높이기 위해 사용됩니다. 크롬강은 탄성과 인장강도가 높아 기계 및 자동차 부품, 암석 분쇄기, 금고 등의 제조에 주로 사용됩니다.
8. 크롬-바나듐강
크롬{0}}바나듐강은 크롬과 바나듐을 모두 사용하여 각각의 특성을 결합합니다. 인장강도가 매우 높아 강철은 쉽게 절단될 수 있지만 부서지기 쉽지 않습니다. 가장 일반적인 용도는 기어, 차축, 커넥팅로드, 차량 프레임 등입니다.
9. 실리콘강
자력과 관련하여 오늘날 사용되는 가장 중요한 재료는 규소강입니다. 펄스 변압기나 소형 계전기에는 소량의 규소강이 사용되지만, 대형 모터, 발전기 등의 용도에는 엄청난 양의 규소강이 사용됩니다.
그 특성 중 포화 감소, 저항률, 자기 변형 및 자기 결정 이방성이 높이 평가됩니다. 실리콘을 1~2%만 첨가한 이 강철은 영구자석 생산에 가장 많이 사용됩니다.
10. 몰리브덴강
철강용 귀중한 합금제인 몰리브덴은 철강의 인성, 용접성 및 내식성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이로 인해 구조용 강철에 사용하기에 이상적이므로 해양 환경 응용 분야에 널리 사용됩니다. 석유 및 가스 파이프라인과 볼 베어링에도 몰리브덴강이 사용됩니다.
11. 코발트강
코발트 합금은 부식, 마모, 고온 및 자기 특성에 대한 엄청난 저항성을 제공합니다. 코발트를 사용하기 가장 어려운 용도로는 가스 터빈 블레이드와 국자 등이 있습니다. 그러나 이러한 유형의 강철은 절삭 공구를 만드는 데 더 일반적으로 사용됩니다.
12. 알루미늄강
알루미늄을 첨가하면 열 반사 기능을 통합하는 데 도움이 됩니다. 알루미늄강의 1/3 정도의 밀도로 경량화와 고강도화가 요구되는 용도에 사용됩니다.
따라서 알루미늄강은 오토바이 및 자동차 배기 시스템을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 자동차 산업 외에도 알루미늄 강철은 발전, 건축, 식품 준비, 포장, 전기 전송 응용 분야 등에 다양하게 사용됩니다.
13. 공구강
공구강은 충격 도구, 칼 제작 도구와 같은 절삭 도구 등을 포함하여 광범위한 목적에 사용되는 다양한 유형의 도구를 생산하는 데 사용되는 강철 유형입니다. 그들은 텅스텐, 코발트, 몰리브덴, 바나듐과 같은 금속 합금으로 다양한 양으로 구성됩니다. 단단하고 내구성이 있을 뿐만 아니라 내열성이 매우 뛰어납니다.
제조할 공구 유형에 따라 공구강의 품질이 다르므로 공구강 카테고리 내에서 다양한 변형이 발생합니다.
가) 내충격 공구강
이름에서 알 수 있듯이 이 공구강 변형은 다양한 온도 수준에서 높은 내충격성을 제공하도록 설계되었습니다. 탄소, 실리콘, 몰리브덴 함량이 낮아 마모성이 있고 중간 정도의 저항력을 가지고 있습니다. 이 강철은 주로 드라이버, 펀치, 끌 및 리벳팅에 사용되는 도구와 같은 도구를 만드는 데 사용됩니다.
나) 특수용도 공구강
이 공구강은 저합금 등급의 강철을 사용하여 적당한 경도와 전성을 달성하도록 특별히 설계되었습니다. 렌치, 볼트 및 나사산 탭을 만드는 데 자주 사용됩니다.
C) 뜨거운 공구강
열간공구강은 단조, 압출, 펀칭, 주조, 열간절단 블레이드 등 장기간에 걸쳐 높은 내열성을 요구하는 공구를 생산하는 데 사용됩니다.
D) 수경화 공구강
가장 저렴한 유형인 수경화 공구강은 공구 생산에 가장 널리 사용됩니다. 물체나 도구에 경도를 더하기 위해 이 강철을 물로 담금질합니다. 표면 마모에 대한 저항력이 뛰어난 이 강철은 줄, 절단기, 해머, 블레이드 및 이와 유사한 품목을 만드는 데 자주 사용됩니다.
E) 고속도 공구강
고속 공구강은 텅스텐, 몰리브덴 및 바나듐 강철 합금으로 구성됩니다. 이러한 부품은 단단하고 고온에 노출되어도 경도를 유지하므로 드릴, 리머, 톱, 펀치, 탭 등과 같은 고속 기계에 적합한 강철을 생산하는 데 도움이 됩니다.
F) 냉간공구강
이 공구강 변형은 공기나 오일을 사용하여 경화 중에 낮은 변형 특성을 달성하기 위해 높은 크롬 함량을 포함합니다. 이 기능을 사용하면 생산된 도구가 쉽게 깨지지 않습니다. 매우 강한 강철이기 때문에 냉간 공구강은 칼날, 스탬핑 다이, 코이닝 도구 등을 만드는 데 이상적입니다.
사) 금형강
금형강은 탄소강을 사용하여 플라스틱용 사출 및 압축 금형을 만듭니다. 또한 또 다른 일반적인 응용 분야는 아연 다이캐스팅입니다.
14. 스테인레스 스틸
스테인레스강은 여러 금속 합금으로 구성되어 있지만 크롬이 주성분이며 강철 전체 조성의 10~20%를 차지합니다. 이전에 "녹슬지 않는" 강철로 알려졌던 스테인리스강은 외관과 산화에 대한 저항성이 뛰어나 매우 인기가 높습니다. 특히 크롬 함량이 11% 이상인 경우 다른 유형의 강철보다 산화에 대한 저항력이 약 200배 더 높습니다.
높은 내식성으로 인해 스테인리스강은 가장 비싼 철강 유형입니다. 내구성이 매우 뛰어난 스테인리스 스틸은 매일 사용하면서 발생하는 마모를 견딜 수 있습니다. 긁힘과 부식에 대한 저항성을 더욱 향상시키기 위해 눈에 보이지 않는 크롬층이 산화를 방지하는 역할을 합니다. 스테인레스 강의 다른 금속 성분은 몰리브덴과 니켈입니다.
적용 분야에 따라 스테인리스강의 크기와 등급은 다를 수 있으며 시트, 바, 튜브, 플레이트 및 와이어 형태로 나올 수 있습니다. 스테인레스 강의 결정 구조와 기계적 특성에 따라 여러 유형으로 분류될 수 있습니다.
A) 페라이트계 스테인리스강
페라이트강에는 약 12-17%의 크롬, 최대 0.1%의 탄소, 미량의 니켈 및 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄과 같은 기타 합금 금속이 소량 포함되어 있습니다. 페라이트강은 단단하고 강하며 자성을 띠며 냉간 가공을 통해 더욱 강화될 수 있습니다. 그러나 열처리에 반응하지 않으므로 이 기술을 사용하여 경화할 수 없습니다.
B) 오스테나이트계 스테인리스강
오스테나이트강은 스테인리스강보다 크롬 함량이 훨씬 높습니다. 이 유형의 강철에 함유된 크롬 함량은 최대 18%이며, 다른 원소로는 니켈(8%)과 탄소(0.8%)가 있습니다. 오스테나이트 강은 열처리에 반응하지 않지만 비자성 특성으로 인해 인기가 높아 세계에서 가장 널리 사용되는 강 중 하나입니다. 일반적인 용도로는 제조용 파이프, 식품 가공 장비, 주방 용품 등이 있습니다.
다) 마르텐사이트계 스테인리스강
11~17%의 크롬으로 구성된 마르텐사이트 강철은 약 1.2%의 탄소와 0.4% 미만의 니켈을 함유하고 있습니다. 마르텐사이트강은 열처리에 반응할 뿐만 아니라 자기적 특성도 가지고 있습니다. 치과 및 수술 도구, 칼, 블레이드 및 기타 절단 도구에는 마르텐사이트계 스테인리스강이 사용됩니다.
D) 이중 스테인레스 스틸
듀플렉스강은 단순히 페라이트강과 오스테나이트강을 조합한 것으로, 둘 다 단독으로 만든 강보다 훨씬 강한 강이 됩니다. 용접이 가능할 뿐만 아니라 부식에도 강합니다. 그러나 자기적으로 강하지는 않습니다.
E) 석출경화 스테인리스강
이 강철은 크롬 17%와 니켈 4%로 구성되어 있어 다양한 경화강이 만들어집니다. 또한 알루미늄, 구리, 니오븀 등 다른 금속도 다양한 양으로 첨가됩니다. 이 유형은 다양한 모양으로 성형할 수 있으므로 엔진 부품 및 핵폐기물 용기에 사용하기에 이상적입니다. 또한 적당한 내식성을 제공합니다.
