강철의 속성

철강은 건설, 자동차 및 제조를 포함한 다양한 산업에서 널리 사용되는 재료입니다. 그것의 인기는 부분적으로 그것을 강하고, 내구성이 있으며, 다재다능하게 만드는 그것의 독특한 특성에 기인합니다. 이 기사에서 우리는 강철의 특성을 더 자세히 살펴보고 강철이 어떻게 귀중한 재료가 되는지 논의할 것입니다.

강철은 철과 탄소, 망간 및 크롬과 같은 기타 원소의 합금 또는 혼합물입니다. 특정 원소와 그 비율이 강철의 특성을 결정합니다. 예를 들어, 탄소 함량을 높이면 강철이 더 강해지지만 부서지기 쉽습니다.

 

강철의 속성

강철은 경도, 인성, 인장 강도, 항복 강도, 연신율, 피로 강도, 내식성, 가소성, 가단성 및 크리프를 비롯한 여러 특성을 가지고 있습니다. 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

강철에는 많은 특성이 있습니다.

 

1. 경도
경도는 압입, 긁힘 또는 마모에 대한 재료의 저항을 측정한 것입니다. 종종 Rockwell 테스트 또는 Brinell 테스트와 같은 경도 테스트를 사용하여 측정됩니다. 단단한 재료는 마모와 손상에 강하지만 부서지기 쉽고 높은 응력을 받으면 깨지기 쉽습니다.

강철은 담금질 및 템퍼링과 같은 열처리 공정을 통해 경화될 수 있습니다. 이 과정에서 강철은 고온으로 가열된 다음 급격하게 냉각되어 분자가 더 촘촘하게 채워지고 더 단단하고 내구성 있는 재료가 생성됩니다.

2. 인성
인성은 부서지기 전에 에너지를 흡수하는 재료의 능력을 측정한 것입니다. 인성이 높은 재료는 깨지지 않고 상당한 변형을 견딜 수 있으므로 충격이나 다른 형태의 기계적 응력을 받는 응용 분야에 적합합니다.

강철은 무게 대비 강도가 높은 것으로 유명합니다. 즉, 너무 무겁지 않고 높은 하중을 지탱할 수 있습니다. 이 속성은 건설, 자동차 및 항공 우주와 같은 다양한 응용 분야에서 사용하기에 이상적입니다.

3. 항복 강도
항복 강도는 재료가 영구적으로 변형되기 전에 견딜 수 있는 응력의 양입니다. 건설이나 기계와 같이 반복적으로 하중을 받는 재료에 중요한 특성입니다. 강철은 항복 강도가 높기 때문에 변형 없이 무거운 하중을 지지해야 하는 응용 분야에 유용합니다.

4. 인장강도
인장 강도는 재료가 파손되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력입니다. 종종 재료의 강도를 측정하는 데 사용되며 케이블이나 구조용 빔과 같이 장력을 받는 재료의 중요한 속성입니다. 강철은 인장 강도가 높기 때문에 무거운 하중을 지탱해야 하는 용도에 유용합니다.

5. 연신율
연신율은 재료가 파손되기 전에 늘어나거나 변형되는 능력입니다. 일반적으로 재료의 원래 길이에 대한 백분율로 측정됩니다. 연신율이 높은 재료는 더 유연하고 응력을 받는 경우 파손되는 경향이 적습니다.

강철은 연성이 높기 때문에 깨지지 않고 쉽게 변형될 수 있습니다. 이 특성으로 인해 빔, 막대 및 파이프와 같은 다양한 형태로 모양을 만들고 성형할 수 있습니다.

 

 

6. 피로 강도
피로 강도는 파손 없이 반복되는 응력 주기를 견딜 수 있는 재료의 능력을 측정한 것입니다. 강철은 피로 강도가 높기 때문에 자동차 엔진 및 비행기와 같이 반복되는 스트레스 주기를 견뎌야 하는 응용 분야에 유용합니다.

7. 내식성
부식은 환경과의 화학 반응으로 인해 재료가 열화되는 과정입니다. 강철은 내식성이 높기 때문에 녹 및 기타 형태의 열화에 강합니다. 이 특성은 강철 표면에 얇고 투명한 산화물 층이 존재하기 때문에 요소로부터 강철을 보호합니다.

8. 가소성
가소성은 재료가 깨지지 않고 영구적으로 변형되는 능력입니다. 강철은 가소성이 높아 차체 패널과 같이 파손 없이 변형될 수 있어야 하는 응용 분야에 유용합니다.

9. 열전도율
강철은 열을 잘 전달하므로 열을 효율적으로 전달할 수 있습니다. 이 속성은 조리기구 및 열교환기와 같이 열 전달이 중요한 다양한 응용 분야에서 유용합니다.

10. 가단성
가단성은 재료가 망치질이나 롤링에 의해 영구적으로 변형되는 능력입니다. 강철은 강도에도 불구하고 가단성이 매우 높기 때문에 깨지지 않고 쉽게 성형하고 다양한 모양을 만들 수 있습니다. 이 속성은 복잡하거나 복잡한 디자인으로 모양을 잡아야 하는 응용 프로그램에 유용합니다.

11. 크리프
크리프는 일정한 하중을 받는 재료의 점진적인 변형입니다. 강철은 특히 고온에서 크리프가 발생하기 쉽습니다. 이는 강철이 자동차 엔진 및 발전소와 같이 고온 및 일정한 부하에 노출되는 응용 분야에서 문제가 될 수 있습니다.

 

12. 다양성
강철은 다양한 모양과 크기로 성형할 수 있어 다재다능한 소재입니다. 파이프, 빔 및 시트를 포함하여 다양한 제품으로 말리거나 구부리거나 성형할 수 있습니다. 강철은 건설에서 자동차 제조, 가전 제품 제조에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

13. 신축성
강철은 탄성이 높기 때문에 응력을 받으면 늘어나거나 변형되고 응력이 제거되면 원래 모양으로 돌아갑니다. 이 속성을 "탄성 변형"이라고 합니다. 강철은 또한 우수한 전기 전도체이므로 전기 배선 및 기타 전기 응용 분야에 유용합니다.

14. 재활용성
강철은 재활용성이 높기 때문에 품질이나 강도를 잃지 않고 계속해서 녹이고 재사용할 수 있습니다. 이것은 많은 응용 분야에서 환경 친화적인 선택입니다.

15. 무독성
강철은 무독성 소재로 다양한 용도로 안전하게 사용할 수 있습니다. 사용하거나 폐기할 때 유해 물질을 방출하지 않습니다.

16. 심미적 만족
스틸은 매끄럽고 현대적인 외관을 가지고 있어 건축 및 디자인에 널리 사용됩니다. 고층 빌딩 및 교량과 같이 시각적으로 매력적인 다양한 구조물을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

17. 비용 효과
철강은 가격 대비 우수한 가치를 제공하는 비용 효율적인 소재입니다. 널리 사용 가능하고 대량 생산이 가능하여 비용을 낮추는 데 도움이 됩니다.

18. 지속성
철강 생산은 제조 공정에서 폐기물과 에너지 사용을 줄이기 위한 노력으로 더욱 지속 가능해지고 있습니다. 여기에는 철강 생산이 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 도움이 되는 재활용 철강 사용과 보다 효율적인 생산 방법이 포함됩니다.

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철강의 특성

속성	값	속성	값
경도	55-65HRC	경도, 브리넬	121
인성	450-1200MPa	경도, 누프	140
인장 강도	500-1000 MPa	경도, 비커스	126
항복 강도	250-700 MPa	탄성계수	200GPa
연신율	15-30%	벌크 모듈러스	140GPa
피로 강도	350-750 MPa	포아송 비율	0.25
내식성	양호 ~ 우수	가공성	65%
가소성	보통	전단 계수	80.0 GPa
가단성	보통	전기 저항	0.0000170 ohm-cm
크리프	낮음에서 중간	비열 용량	0.470 J/g-°C
밀도	7.80 – 8.00g/cc	열전도율	44.0 – 52.0 W/m-K

 

강의 화학적 성질

강철의 구성은 주로 철과 탄소, 망간, 규소, 인, 황 및 합금 원소와 같은 기타 원소로 구성됩니다. 강철의 합금화를 위해 다양한 비율의 많은 원소가 사용됩니다.

 

탄소 함량
강철에 존재하는 탄소의 양. 이는 0.1%에서 2.0%까지 가능합니다. 탄소 함량이 높을수록 강철이 더 강하고 단단해지지만 부서지기 쉽습니다.

망간 함량
강철에 존재하는 망간의 양. 이는 0.5%에서 1.5%까지 다양합니다. 망간은 강철을 강화하고 인성을 높이는 데 도움이 됩니다.

인 함량
철강에 존재하는 인의 양. 이는 0.04%에서 0.1% 사이입니다. 인은 강철을 강화하는 데 도움이 될 수 있지만 더 잘 부서지고 깨지기 쉽게 만들 수도 있습니다.

유황 함량
강철에 존재하는 황의 양. 이는 0.05%에서 0.3%까지 가능합니다. 유황은 강철의 기계 가공성을 개선하는 데 도움이 될 수 있지만 더 잘 부서지게 만들 수도 있습니다.

실리콘 함량
강철에 존재하는 규소의 양. 이 범위는 0.2%에서 3.0%입니다. 실리콘은 강철의 강도와 경도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

크롬 함량
강철에 존재하는 크롬의 양. 이는 0.5%에서 2.0%까지 다양합니다. 크롬은 강철의 내식성을 높이는 데 도움이 되며 경도와 강도도 향상시킬 수 있습니다.