철이란? - 정의, 유형, 특성

철의 유래

철이라는 용어는 "철 함유 금속 화합물"을 의미하는 라틴어 Ferrum에서 유래했습니다. 철 금속은 구성에 소량의 철만 포함하는 금속입니다. 철 금속은 자성이며 ​​철 함량으로 인해 강도와 경도가 높습니다.

철 금속은 주로 철로 구성되고 자기 특성을 갖는 모든 금속입니다. 철 금속은 경도, 내구성 및 인장 강도로 유명합니다. 일부 일반적인 철 금속에는 합금강, 탄소강, 주철 및 단철이 포함됩니다. 철 금속은 강도로 알려져 있고 사용됩니다.

철 금속은 높은 탄소 분자 함량으로 인해 습기 또는 산성 또는 부식성 환경에 노출될 때 부식에 매우 취약합니다. 따라서 일반적으로 원하는 특성을 얻기 위해 다양한 합금 원소와 혼합됩니다.

사용된 합금 원소의 일부 예에는 크롬, 바나듐, 니켈 및 망간이 포함됩니다. 이러한 요소는 다양한 엔지니어링 산업에서 널리 사용되는 철강의 재료 특성을 제공할 수 있습니다.

일부 바람직한 철 금속 특성에는 내구성, 큰 인장 강도, 자성, 낮은 부식 저항성, 은색, 재활용 능력 및 전기 전도가 포함됩니다. 즉, 철 금속은 특성을 변경하는 데 사용되는 다양한 합금 원소로 인해 전체적으로 공통적인 특성을 지정하기 어렵습니다.

그들이 보유한 속성은 고층 빌딩, 교량, 철도 프로젝트 및 차량과 같은 프로젝트의 산업 및 건축 부문 모두에서 사용하기에 완벽합니다. 철 금속은 자기 특성으로 인해 다양한 기기 및 엔진에도 널리 사용됩니다.

그러나 철 금속은 탄소 함량이 높기 때문에 일반적으로 녹이 슬기 쉽습니다. 스테인리스 스틸은 철 함량의 순도 때문에 단철과 마찬가지로 크롬 함량으로 인해 예외입니다. 철 금속은 선적 컨테이너, 산업용 배관, 자동차, 철도 트랙, 선박 및 많은 상업용 및 가정용 도구 제조와 같은 거의 모든 산업에서 널리 사용됩니다.

 

철이란?

화학에서 형용사 철은 +2-산화 상태의 철을 의미하는 철(II)을 포함하는 화합물을 나타내며, 아마도 2가 양이온 Fe2+일 수 있습니다. 그것은 3가 양이온 Fe3+와 같은 +3-산화 상태의 철을 의미하는 "제2철" 또는 철(III)과 반대입니다.

이 사용법은 IUPAC 명명법으로 대체되었으며 산화 상태는 로마 숫자로 괄호 안에 표시됩니다. 예를 들어 산화철(FeO)은 산화철(II), 산화철(Fe2O3)은 산화철(III) , 그리고 두 형태의 철을 모두 포함하는 산화물 Fe3O4에 대한 산화철(II, III).

화학 이외의 "철"은 일반적으로 "철 함유"를 의미합니다. 이 단어는 라틴어 Ferrum(“철”)에서 파생됩니다. 철 금속에는 강철과 선철(탄소 함량이 몇 퍼센트)과 철과 다른 금속의 합금(스테인리스 강 등)이 포함됩니다. "비철"은 상당한 양의 철을 포함하지 않는 금속 및 합금을 설명하는 데 사용됩니다.

"철"이라는 용어는 일반적으로 금속 및 합금에만 적용됩니다. 형용사 ferruginous는 "ferruginous water"와 같이 철을 함유한 비금속 물질을 지칭하기 위해 대신 사용됩니다. 또는 녹과 유사한 주황색을 띤 갈색으로 변합니다.

 

철의 특성

철 금속은 녹슬기 쉽고 자성을 포함하여 몇 가지 기본 특성을 공유합니다. 일반적인 철 금속 속성 목록은 다음과 같습니다.

▷ 튼튼한
▷ 좋은 인장 강도
▷ 우수한 전기 전도성
▷ 낮은 내식성
▷ 은색
▷ 재활용 가능

철 금속은 크롬, 니켈, 망간, 몰리브덴 및 바나듐, 망간을 비롯한 다양한 합금 원소를 포함할 수 있습니다. 이러한 합금 원소는 철 재료에 다양한 특성을 부여하여 도구, 파이프라인, 용기, 칼붙이 및 고층 빌딩과 같은 대형 구조물을 비롯한 다양한 엔지니어링 및 기타 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

 

 

철 목록

일반적인 철금속에는 합금강, 탄소강, 주철 및 연철이 있습니다. 각각에 대해 하나씩 살펴 보겠습니다.

1. 스틸
강철은 철을 단단하게 하는 탄소에 철을 첨가하여 만듭니다. 합금강은 크롬 및 니켈과 같은 다른 원소가 도입됨에 따라 더욱 단단해집니다. 강철은 용광로에서 철광석을 가열하고 녹여서 만듭니다. 강철 캔을 용광로에서 꺼내서 주형에 부어 강철 막대를 만듭니다. 철강은 건설 및 제조 산업에서 널리 사용됩니다.

2. 탄소강
탄소강은 다른 유형의 강철에 비해 탄소 함량이 높아 매우 단단합니다. 공작 기계, 드릴, 블레이드, 탭 및 스프링의 제조에 일반적으로 사용됩니다. 날카로운 칼날을 유지할 수 있습니다.

3. 합금강
합금강은 무게를 증가시키지 않으면서 더 큰 강도와 내구성을 부여하기 위해 크롬, 니켈 및 티타늄과 같은 요소를 통합합니다. 스테인리스강은 크롬을 사용하여 만든 중요한 합금강입니다. 합금강은 건설, 공작 기계 및 전기 부품에 사용됩니다.

4. 주철
주철은 철, 탄소 및 규소로 만든 합금입니다. 주철은 부서지기 쉽고 단단하며 마모에 강합니다. 수도관, 공작기계, 자동차 엔진, 스토브 등에 사용됩니다.
주철은 1.5~4%의 탄소 함량을 철과 합금하면 생산됩니다. 규소, 망간, 황 및 인을 포함한 기타 원소가 존재하지만 소량만 존재합니다. 주철은 부서지기 쉽지만 경도로 인해 내마모성이 우수합니다. 또한 주조가 용이하고 비교적 저렴하며 압축강도가 높고 융점이 낮습니다.

5. 연철
연철은 탄소 함량이 거의 없는 합금으로 거의 순수한 철에 가깝습니다. 제조 과정에서 약간의 슬래그가 첨가되어 연철에 우수한 내식성과 산화성을 부여하지만 경도와 피로 강도가 낮습니다. 연철은 울타리와 난간, 농기구, 못, 철조망, 사슬 및 각종 장신구에 사용된다.

비합금강

탄소강이라고도 하는 비합금강은 탄소를 합금 원소로 사용합니다. 이러한 강철에는 망간, 규소, 황 및 인과 같은 다른 원소가 포함되어 있지만 이러한 원소의 함량이 너무 낮아 재료 특성에 영향을 미치지 않습니다.
비합금강은 탄소 함량이 낮음, 중간 또는 높음으로 분류되며 각각 특성과 처리 방법이 다릅니다.

1. 저탄소강
연강이라고도 하는 저탄소강은 0.05-0.25%의 탄소를 함유합니다. 가격이 저렴하고 가단성이 뛰어난 이 강은 너트, 볼트 또는 단조품과 같은 품목에 널리 사용됩니다. 이들 강의 표면 경도는 침탄에 의해 증가될 수 있습니다.

2. 중탄소강
중탄소강은 0.25~0.6%의 탄소를 함유하고 있습니다. 이 더 높은 탄소 함량은 저탄소 강에 비해 강도와 경도가 증가합니다. 그러나 이러한 강은 저탄소 강에 비해 연성이 감소합니다.
중탄소강의 탄소 및 망간의 증가된 수준은 템퍼링 및 담금질 수 있음을 의미합니다. 이 강은 기어, 차축 및 샤프트와 같은 자동차 산업의 구성 요소를 만드는 데 널리 사용되지만 철도 응용 프로그램에도 사용하기에 적합합니다.

3. 고탄소강
고탄소강은 0.6~1%의 탄소를 함유하며 비합금강 중 가장 강합니다. 이러한 강도로 인해 기계적 마모에 대한 내성이 필요한 응용 분야에 이상적이며 모양 유지에도 좋습니다.

부정적인 측면에서, 이 강은 용접성, 연성 및 충격 인성 면에서 저탄소강보다 열등합니다. 고탄소강은 스프링, 블레이드, 레일 스틸, 와이어 로프, 내마모성 플레이트, 도구 등에 사용됩니다.

 

합금강 및 합금 원소

합금강은 철금속의 또 다른 하위 그룹을 구성하며, 각 합금 원소는 재료 특성에 고유한 영향을 미칩니다. 이러한 합금 원소에는 크롬, 구리, 니켈, 실리콘 및 티타늄이 포함되지만 다양한 특성을 제공하기 위해 결합될 수 있습니다. 다음은 이러한 합금 원소의 가장 일반적인 특성입니다.

1. 크롬
크롬은 스테인리스강을 만드는 데 사용되며, 크롬 함량이 11%를 넘으면 금속이 부식되지 않습니다. 금속 위의 산화된 크롬 층은 밑에 있는 금속이 산소와 접촉하는 것을 방지하여 부식 가능성을 크게 줄입니다. 크롬은 또한 금속의 경도, 인장 강도, 인성 및 내마모성을 증가시킵니다.

2. 망간
망간은 황화철의 형성을 방지하고 고온에서 강도를 증가시켜 연성 및 내마모성을 향상시키는 합금 원소로 사용할 수 있습니다. 망간은 또한 담금질을 통해 경화성을 향상시켜 결함 형성의 위험을 줄이고 금속을 더 안정적으로 만들 수 있습니다.

3. 니켈
니켈은 다른 원소와 함께 사용하면 연성과 내식성을 높일 수 있습니다. 예를 들어, 크롬 18%와 니켈 8%를 혼합하면 내구성이 매우 뛰어난 스테인리스 스틸이 만들어집니다.

4. 실리콘
실리콘은 금속의 자기 특성을 증가시키고 강도를 개선하고 스프링과 같은 응용 분야에 탄성을 제공하는 데 사용할 수 있습니다.

5. 티타늄
티타늄은 금속의 강도와 내식성을 향상시키고 오스테나이트 입자 크기를 제한하는 데 사용할 수 있습니다.

6. 바나듐
바나듐 카바이드는 또한 금속의 입자 크기를 제한하여 합금 재료의 연성을 증가시킵니다. 바나듐은 또한 강도, 경도, 마모 및 충격 충격 저항을 향상시킵니다. 그러나 너무 많은 양을 사용하면 재료 특성에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.

7. 몰리브덴
몰리브덴은 고온에서 작동하는 강철 합금에 좋은 효과를 제공합니다. 기계적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 녹 및 부식에 대한 높은 내성을 제공하고 다른 합금 원소의 효과를 증폭합니다.