철강재료의 기초1

-철강재료의 기초에 대해 알아보자.

철강재료는 공업등 산업용 재료에 있어 가장 중요한  소재로, 금속 총생산량의 약80%를 차지한다. 이는 저렴한 가격에 비해 폭넓은 서질과 강도를 갖으며 쉽게 어려가지 모양으로 만들수 있기 때문으로 생각된다.

극연강의 경우는 비교적 질기고 무르기 때문에 쉽게 여러가지 형태로 성형할 수 있고 특수공구강의 경우와 같이 철강 재료를 필요한 모양으로 절삭 가공을 할수 있을 정도로 경한 것도 있으며, 강도와 인성을 동시에 만족시킬 수 있도록 처리한 구조용 합금강도 있어 차동차용 차축, 선박용 프로펠러 축으로 사용하기도 한다. 또한 면도날과 같이 고경도 고내마모성을 요하는 것과 고내식성, 고내열성등 특수 목적에 부합하는 철강 재료도 있다.

이러한 다양한 요구에 따라 제강회사에서는 각국의 규격에 수만가지의 철강재료는 물론 제강 공장 자체의 규격, 특수 주문에 의한 것 등을 생산하고 있다.

극연강대에서 고경도의 공구강에 이르기 까지 이러한 다양한 철강 재료의 생산에 있어 각 공정 전, 후에 부합하는 적적한 열처리가 실시되지 않으면 안된다.

 

-철강 재료의 분류에 대해 알아보자.

기본적으로 철강 재료는 철(Fe)과 탄소(C)의 합금이다. 보통 우리가 부르는 탄소강에는 규정된 %의 망간(Mn)과 실리콘(Si)이 적으면 적을 수록 좋으나, 제강 공정상 불가피 하게 들어가니느 인(P), 황(S)이 함유되어 있으며 합금강에는 규정된 특수성분인 니켈(Ni), 크롬(Cr), 모리브덴(Mo), 바나듐(V), 텅스텐(W) 등도 들어 있다. 다량의 망간(수%)이 들어가 있는 소재도 합금강으로 분류한다. 이러한 합금 성분들은 특수한 용도에 맞는 특성과 사용조건에 부합하는 성능을 만족 시키기 위해 필요한 것이다.

그렇지만 탄소(C)는 철강 재료에 있어 가장 주요한 원소이며 탄소강에서의 탄소량은 강재의 성질에 결정적인 영향을 주고, 또한 요구하는 기계적 성질을 얻기 위한 적절한 열처리 조건을 선택하는데 중요한 인자기 된다.

이렇게 탄소 함유량이 중요하므로 이의 함량에 따라 탄소강을 분류 한다. 탄소 함량이 적은 탄소강은 저탄소강 또는 연강이라고 하고 이는 탄소 함량은 0.3%이하를 말한다.또한 탄소량이 0.3%~0.6% 범위의 것을 중탄소강이라 하고 0.6%이상의 것은 고탄소강이라 하며, 이 중에서도 0.77%이상의 소재를  공구강이라고 한다.  특별한 공구강의 경우는 1.3~2.0%의 탄소를 함유한 경우도 있으나 철강 재료에서의 한계는 2% 까지이다. 이 이상 함유하고 있는 소재는 추철이라고 하며 보통 2.3~~4.0%이며  주철 재료는 주물  소재  중에서도 가장 많이 사용되는 재료이다.

 

철강 재료는 철과 탄소의 함금으로 0.005~1.0%범위의 탄소 함량을 갖고 있으며 특별한 경우는 1.0~2.0%의 특수 용도 철강 재료도 있다. 탄소강의 화학성분은 대부분이 철이며 위의 탄소  함량 이외에 0.03%이하의 황(S), 0.03% 이하의 인(P), 1.0%미만의 실리콘(Si), 망간(Mn)을 함유하고 있고 이를 철강 재료의 5대 성분이라하여  규격을 설정 관리하고 있고 이외 규정하지 않은 미량 원소인 크롬, 니켈, 모리브덴 등과 비금속 개재물도 포함되어 있다.

이러한 미량 원소는 기준 이상이 함유되면 열처리 특성이 크게 달라지므로 이의 분류를 차라리 탄소강보다 저합금강에 포함시켜야 한다. 또한 비금속 개재물은 재료의 단면 수축율, 연전서으 신유르 충격치동에 많은 영향을 미치므로 규정이 없으나 가능한 낮은 수준으로 관리하는 것이 좋다.

 

-철금속 재료의 분류법에 대해 알아보자.

1)일반 분류는 다음과 같다.

(1)선철 : 회선출,반설철, 백선철로 분류가 된다.

(2)반강철

(3)단강철은 순철. 탄소강, 합금강 또는 특수강으로 나누게 된다.

 

2)제조법상 분류는 다음과 같다.

(1)선철 : 목탄선철, 코크스선철, 전기선철로 분류가 된다.

(2)강 : 천로강, 평로강, 전기강으로 나누게 된다.

 

3)금속조직상의 분류는 다음과 같다.

(1)철 : 순철 0.0025%이하이다.

(2)강 : 2.0%이하(탄소)이다.

-아공석강 : 0.8%이하(탄소)

-공석강 : 0.8%(탄소)

-과공석강 : 0.8~2.0%(탄소)

(3)주철 : 2% 이상(탄소)이다.

-아공정 주철 : 2.0~4.3%(탄소)

-공정 주철 : 4.3%(탄소)

-과공정 주철 : 4.3%이상)탄소)

또한 조직학상 분류로는 상온 상태에서 강재의 조직 상태를 보고 FERRITE강, AUSTENITE강, MARTENSITE강, BAINITE 강으로 부르기도 한다.

 

4)용도에 의한 분류는 다음과 같다.

(1)일반기계 구조용강 : 일반 구조용 강으로 성형가공, 절삭가공 등이 용이하고 연성이 큰 저탄소 강재를 말한다.

(2)특수 목적용강 : 공구강, 베어링강, 내열강, 냉간 압조용강 등 특수 목적을 위한 고탄소 강재를 말한다.

 

5)기타 분류법

(1)합금철을 그 합금 원소에 따라 분류한다. : 망간철, 규소철, 니켈철, 텅스텐철 등이 있다.

(2)특수강을 합금 원소에 의해 분류한다. : 니켈강, 크롬강, 니켈 크롬강, 망간강, 텅스텐강, 니켈 크롬 모립므덴강이 있다.

(3)가공 방법에 의해 분류한다. : 냉강압연강, 열간압연강이 있다.

(4)재료의 기계적 성질에 의해 분류한다. : 고장력강, 극연강, 연강, 반경강, 경강, 최경강등이 있다.