4가지 유형의 강철: 차이점은 무엇인가요?

다양한 종류의 강철

강철은 조성을 변화시켜 다양한 유형으로 성형할 수 있기 때문에 활용도가 더욱 향상됩니다. 다양한 종류의 강철을 사용하면 특정 용도에 적합한 특정 특성을 얻을 수 있습니다.

다음은 네 가지 주요 유형의 강철입니다:

1. 탄소강

탄소강은 탄소 농도가 높기 때문에 탄소강이라는 이름이 붙었습니다. 탄소강은 탄소 함량이 높고 다른 원소 함량이 미미하여 단순하지만 내구성이 매우 뛰어납니다.

일반적으로 많은 사람들이 탄소강을 가장 강한 강종으로 간주합니다. 그렇기 때문에 견고해야 하는 부품에는 이러한 강재가 사용됩니다. 절삭 공구, 조리기구, 주조 및 중장비 등 몇 가지 탄소강 응용 분야가 있습니다. 오늘날 탄소강은 전 세계에서 생산되는 전체 철강 중 90%를 차지합니다. 미국에서는 전체 철강 생산량 중 약 85%가 탄소강입니다.

하지만 탄소강을 주철과 혼동하는 경우가 많지만, 이 둘은 엄연히 다른 소재입니다. 탄소강은 탄소 함량이 1% 정도이지만 2% 임계값을 넘지 않습니다. 반면 주철은 탄소 함량이 2%에서 3.5%로 더 높습니다. 주철의 탄소 함량이 높을수록 입자가 거칠고 부서지기 쉽습니다.

탄소강의 종류

탄소강은 총 탄소 함량에 따라 세 가지 하위 유형으로 분류됩니다. 이 등급은 서로 다른 용도로 사용되며 서로 다른 특성을 가지고 있습니다.

• 저탄소: 저탄소 강재는 연강이라고도 합니다. 저탄소강에는 최대 0.30%의 탄소가 함유되어 있습니다. 탄소 함량이 낮기 때문에 연강은 연성과 가단성이 뛰어납니다. 저탄소 강재는 가장 저렴하며 파이프, 식품 캔, 전선 등에 가장 일반적으로 사용됩니다.
• 중간 탄소: 0.31%에서 0.60%의 탄소를 첨가하면 중탄소강이 됩니다. 이 하위 유형은 때때로 0.6%에서 1.65% 사이의 망간을 함유하기도 합니다. 탄소 비율이 높은 중탄소강은 저탄소강보다 연성이 낮고 강도가 높습니다. 크랭크샤프트, 기어, 단조품, 철로 등을 만드는 데 사용됩니다.
• 높은 탄소: 탄소 함량이 0.61%이지만 2.0%를 넘지 않는 고탄소강은 가장 단단한 유형입니다. 그러나 저탄소강에 비해 더 부서지기 쉽고 용접하기가 더 어렵습니다. 경도가 높기 때문에 내마모성 부품에 자주 사용됩니다.

2. 합금강

탄소강 생산에서는 철과 탄소를 결합하여 재료를 생산합니다. 그러나 탄소강은 합금 원소와 결합하여 합금강을 만듭니다. 본질적으로 합금강은 철, 탄소 및 하나 또는 여러 개의 합금 원소를 결합합니다.

합금의 특정 특성은 합금에 포함된 원소의 종류와 함유량에 따라 달라집니다. 수요에 따라 합금강은 총 중량에서 합금 원소가 1%에서 50%까지 포함될 수 있습니다.

그러나 모든 합금 원소가 철이나 탄소만큼 풍부한 것은 아니기 때문에 합금강은 더 비쌀 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 원소는 특수 용도에 맞는 매우 특정한 특성을 만들어냅니다.

예를 들어 티타늄 합금은 가격이 매우 비쌀 수 있습니다. 하지만 극도로 높은 온도에서도 극한의 인장 강도와 경도를 보장합니다. 따라서 티타늄 합금은 보석, 의료 기기 및 우주선과 같은 고급 용도로 제한되는 경우가 많습니다.

다음은 다른 일반적인 합금과 그 특성입니다.

• 구리: 부식에 강한 효율적인 열전도체입니다. 전기 배선에 이상적입니다.
• 알루미늄: 높은 유연성, 내열성, 경량성.
• 실리콘: 소자의 부드러운 성질로 인해 탄성이 향상되었습니다. 유연하고 자성이 있어 전기 변압기에 이상적입니다.
• 망간: 견고하고 충격에 강해 금고와 방탄 캐비닛에 이상적입니다.

3. 스테인리스 스틸

스테인리스 스틸은 시장에서 가장 강하고 가장 눈에 띄는 강철 유형 중 하나입니다. 녹이 슬지 않아야 하는 부품에 성형되는 경우가 많습니다. 의료 장비, 도구, 수저, 식기류에서 이 강철을 자주 볼 수 있습니다.

스테인리스 스틸의 반사 및 광택 마감은 주요 합금 원소인 크롬 덕분입니다. 이러한 강철의 크롬 함량은 일반적으로 전체 무게의 10.5%에서 30%입니다. 연마할 때 크롬 함량이 높을수록 강철 표면이 더 밝게 빛납니다.

스테인리스 스틸은 미적 감각 외에도 내구성이 뛰어나고 용접이 가능하며 청결하기 때문에 위생적입니다. 다음은 스테인리스 스틸의 일반적인 하위 유형입니다:

• 마르텐사이트 스테인리스 스틸: 스테인리스 스틸의 높은 인장 강도, 경도 및 내충격성 특성을 지니고 있습니다. 하지만 마르텐사이트계 스테인리스강은 다른 종류에 비해 내식성이 낮습니다. 또한 가장 덜 일반적인 유형이기도 합니다.
• 페라이트 스테인리스 스틸: 이것은 가장 일반적인 스테인리스 스틸 유형 중 하나로 간주됩니다. 니켈 함량이 낮기 때문에 가격이 저렴합니다. 오스테나이트 스테인리스와 달리 자성이 있습니다.
• 오스테나이트 스테인리스 스틸: 가장 일반적인 카테고리로 알려져 있으며 크롬과 니켈 농도가 높습니다. 이 때문에 오스테나이트 스테인리스는 내식성과 비자성 특성이 더 높습니다.
• 듀플렉스 스테인리스 스틸: 듀플렉스 합금은 페라이트강과 오스테나이트강을 결합한 합금입니다. 이 금속은 두 합금의 높은 내식성, 연성 및 강도인 듀플렉스 특성을 계승합니다. 듀플렉스 합금은 가스 파이프라인 및 화학 산업에서 자주 사용됩니다.

4. 공구강

이 강철은 공구 제조에 특화된 고탄소 금속으로, 이름 그대로 공구강입니다. 텅스텐과 코발트와 같은 합금 금속의 존재는 공구강을 매우 견고하게 만듭니다. 이는 또한 강철이 무겁고 장시간의 작업 후에도 모양을 유지하는 데 도움이 됩니다.

이 요소와 템퍼링 공정은 공구강을 내열성과 내마모성으로 만들어 충격이 큰 응용 분야에 이상적입니다.

일반적인 공구강의 유형

• 물 경화: 물로 담금질한 가장 경제적이고 표준적인 일상 도구용 소재입니다.
• 공기 경화: 자연 공기 담금질을 통해 경화됩니다. 공기 담금질을 해야 하는 금속이 포함된 제품만 이 과정을 거쳐야 합니다.
• 열간 가공: 더 견고한 공구강은 주조 또는 단조와 같은 고온 응용 분야에 이상적입니다. H 등급 공구는 합금 함유량이 높고 탄소 흔적이 적습니다.
• 내충격성: 응력 및 저온 환경에 적합한 강철 공구. 강한 충격에는 견딜 수 있지만 내마모성은 제한적인 공구.
• 고속: 절단에 일반적으로 사용되는 공구입니다. 탄소강보다 빠르게 절단할 수 있기 때문에 그렇게 명명되었습니다. 고속 공구강은 T형(텅스텐 기반)과 M형(몰리브덴 기반)으로 나뉩니다.