탄소강과 합금강

 

 

기계재료 핵심요약 - 탄소강 & 합금강

 

 

철강재료

 

탄소강

 

탄소강의 정의

탄소강(Carbon Steel)은 순수한 철에 탄소(C)를 2%까지 합금한 것으로 내식성은 탄소량이 감소할 수록 증가하지만 일정 함유량 이하가 되면 내식성이 계속 증가하지 않고 일정하게 된다.

 

 

탄소의 함유량에 따른 철강의 분류

성  질	순  철	강	주  철
영어 표현	Pure Iron	Steel	Cast Iron
탄소 함유량	0.03% 이하	0.03~2.0%	2.0~6.67%
담금질성	담금질이 안 됨	좋  음	잘 되지 않음
강도 / 경도	연하고 약함	큼	경도는 크나 잘 부서짐
활  용	전기재료	기계재료	주조용 철
제  조	전기로	전  로	큐 폴 라

 

 

 

탄소강에 함유된 원소들의 영향

종  류	영  향
탄소 (C)	- 경도를 증가시킨다. - 인성과 연성을 감소시킨다. - 일정 함유량까지 강도를 증가시킨다. - 함유량이 많아질수록 취성(메짐)이 강해진다.
규소 (Si)	- 유동성을 증가시킨다. - 용접성과 가공성을 저하시킨다. - 인장강도, 탄성한계, 경도를 상승시킨다. - 결정립의 조대화로 충격값과 인성, 연신율을 저하시킨다.
망간 (Mn)	- 주철의 흑연화를 방지한다. - 고온에서 결정립성장을 억제한다. - 주조성과 담금질효과를 향상시킨다. - 탄소강에 함유된 황(S)을 MnS로 석출시켜 적열취성을 방지한다.
인 (P)	- 상온취성의 원인이 된다. - 결정입자를 조대화시킨다. - 편석이나 균열의 원인이 된다. - 주철의 용융점을 낮추고 유동성을 좋게 한다.
황 (S)	- 절삭성을 양호하게 한다. - 편석과 적열취성의 원인이 된다. - 철을 여리게 하며 알칼리성에 약하다.
수소 (H2)	- 백점, 헤어크랙의 원인이 된다.
몰리브덴 (Mo)	- 내식성을 증가시킨다. - 뜨임취성을 방지한다. - 담금질 깊이를 깊게 한다.
크롬 (Cr)	- 강도와 경도를 증가시킨다. - 탄화물을 만들기 쉽게 한다. - 내식성, 내열성, 내마모성을 증가시킨다.
납 (Pb)	- 절삭성을 크게하여 쾌삭강의 재료가 된다.
코발트 (Co)	- 고온에서 내식성, 내산화성, 내마모성, 기게적 성질이 뛰어나다.
구리 (Cu)	- 고온취성의 원인이 된다. - 압연 시 균열의 원인이 된다.
니켈 (Ni)	- 내식성 및 내산성을 증가시킨다.
티타늄 (Ti)	- 부식에 대한 저항이 매우 크다. - 가볍고 강력해서 항공기용 재료로 사용된다.

 

 

 

 

 

 

 

핵심문제

 

 

 

01. 강을 절삭할 때 쇳밥(Chip)을 잘게 하고 피삭성을 좋게 하기 위해 황, 납 등의 특수원소를 첨가하는 강은? (2013년 1회 - 기출)

 

① 레일강

② 쾌삭강

③ 다이스강

④ 스테인리스강

 

 

 

정답 : ②

 

 

 

01 - 해설.

피삭성이란 금속제품을 절삭할 때 용이한 정도를 나타내는 성질이며 보통 절삭하는 제품의 찌꺼기, 절단면의 거친정도, 절삭하는 공구의 마모등으로 그 성질을 평가한다.

그 중 납(Pb)은 절삭성을 크게하여 쾌삭강의 재료가 된다.

 

 

 

02. 철강 재료에 관한 올바른 설명은? (2013년 2회 - 기출)

 

① 용광로에서 생산된 철은 강이다.

② 탄소강은 탄소함유량이 3.0~4.3% 정도이다.

③ 합금강은 탄소강에 필요한 합금 원소를 첨가한 것이다.

④ 탄소강의 기계적 성질에 가장 큰 영향을 끼치는 원소는 규소(Si)이다.

 

 

정답 : ③

 

 

02 - 해설.

합금강은 목적에 맞는 강을 만들기 위해 탄소강에 필요한 합금 원소들을 첨가한 것이다.

① 용광로에서 생산된 철은 주철이다. 강은 전로에서 만들어 진다.

② 탄소강의 탄소함유량은 0.02~2% 정도이다.

④ 탄소강의 기계적 성질에 가장 큰 영향을 끼치는 원소는 탄소(C)이다.

 

 

 

 

 

 

합금강

 

합금강의 정의

보통 탄소강에 여러 가지 목적으로 합금 원소를 첨가하여 만든 강

 

 

 

합금강의 만드는 목적

- 높은 강도와 연성을 유지하기 위해 - 내식성과 내열성, 내산화성을 개선하기 위해 - 고온과 저온에서의 기계적 성질을 개선하기 위해 - 내마멸성 및 피로 특성 등 특수한 성질을 개선하기 위해 - 강을 경화시킬 수 있는 깊이를 증가시켜 기계적 성질을 개선하기 위해 - 탄소강 본래의 성질을 더 뚜렷하게 개선하거나 새로운 특성을 갖게 하기 위해

 

 

강괴의 탈산 정도에 따른 분류

킬드강	평로, 전기로에서 제조된 용강을 Fe-Mn, Fe-Si, Al 등으로 완전히 탈산시킨 강
세미 킬드강	Al으로 림드강과 킬드강의 중간 정도로 탈산시킨 강
림드강	평로, 전로에서 제조된 것을 Fe-Mn으로 가볍게 탈산시킨 강
캡드강	림드강을 주형에 주입한 후 탈산제를 넣거나 주형에 뚜껑을 덮고 리밍 작용을 억제하여 표면을 림드강처럼 깨끗하게 만듦과 동시에 내부를 세미 킬드강처럼 편석이 적은 상태로 만든 강

 

 

 

 

핵심문제

03. 강괴를 탈산 정도에 따라 분류할 때 이에 속하지 않는 것은? (2013년 2회 - 기출)

① 림드강

② 세미 림드강

③ 킬드강

④ 세미 킬드강

 

 

정답 : ②

 

 

03 - 해설.

강괴의 탈산 정도에 따른 분류에 세미 림드강이란 명칭은 없다.

 

킬드강 : 평로, 전기로에서 제조된 용강을 Fe-Mn, Fe-Si, Al 등으로 완전히 탈산시킨 강

세미킬드강 : Al으로 림드강과 킬드강의 중간 정도로 탈산시킨 강

림드강 : 평로, 전로에서 제조된 것을 Fe-Mn으로 가볍게 탈산시킨 강

캡드강 : 림드강을 주형에 주입한 후 탈산제를 넣거나 주형에 뚜껑을 덮고 리밍 작용을 억제하여 표면을 림드강처럼 깨끗하게 만듦과 동시에 내부를 세미 킬드강처럼 편석이 적은 상태로 만든 강

 

 

 

이상으로 탄소강과 합금강에 대해 포스팅을 마치겠습니다.

많은 양을 포스팅하지 않고 있으니 보고 계시는 포스팅은 꼭 숙지할 수 있도록 노력하셔야 합니다.^^

 

다음 포스팅은 주철에 대해 올리겠습니다.

오늘 하루도 행복한 하루 되세요~^^