연강과 탄소강: 차이점은 무엇인가요?

현대 건설 산업의 기둥인 강철은 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 형태로 제공됩니다. 탄소강과 연강은 업계에서 뚜렷한 특징과 용도를 가진 가장 일반적인 유형의 강재입니다.

탄소강의 주성분은 탄소이며 여러 가지 다른 성분으로 이루어져 있습니다. 반면 연강은 탄소강의 한 종류이지만 탄소 함량이 더 적습니다. 철강의 세계로 들어가 연강과 탄소강에 대해 자세히 알아볼 준비를 하세요.

연강이란 무엇인가요?

저탄소 강재이기 때문에 가단성이 뛰어나 구조 및 건설 분야에 자주 사용됩니다.

• 탄소 구성: 04% ~ 0.3%.
• 연강은 연성이 있습니다.

중간 탄소강이란 무엇인가요?

중간 탄소강으로 차축, 기어, 레일 등에 자주 사용됩니다.

• 약 0.3%~0.6%의 적당한 양의 탄소를 함유하고 있습니다.
• 중간 탄소강은 강도와 연성 사이의 균형을 의미합니다.

고탄소강이란 무엇인가요?

탄소 함유량이 0.6%~1.5%로 앞의 두 가지 유형보다 더 많은 탄소를 함유하고 있습니다. 고탄소강은 단단하여 절삭 공구와 스프링에 적합합니다.

연강과 중강, 고탄소강 비교

힘

연강은 고탄소강만큼 강하지는 않지만 다양한 용도에 적합한 강도를 제공합니다. 높은 강도는 필요하지 않지만 강도와 성형성과 같은 특성 간의 균형이 필요한 경우에 사용됩니다. 고탄소강은 연강에 비해 강도가 높기 때문에 기계적 특성을 향상시키는 데 적합합니다.

내구성

연강은 내구성이 뛰어나고 손상에 강하지만 고탄소강보다 부식에 더 강합니다. 표면을 코팅하거나 아연 도금하면 내구성을 높일 수 있습니다. 합금 원소가 추가된 고탄소강은 더 나은 내구성, 내마모성 및 경도를 제공할 수 있습니다. 그러나 특정 성분에 따라 일부는 부식에 더 취약할 수 있습니다.

다용도성

경제성이 주요 관심사라면 다양한 용도로 연강을 고려할 수 있습니다. 제작이 용이하고 건설 및 자동차 등 다양한 분야에서 활용되는 연강은 그 다재다능함을 입증합니다.

고탄소강 소재는 경도와 취성으로 인해 활용도가 떨어집니다. 하지만 절삭 공구 및 고강도 부품과 같은 특수 응용 분야에서는 여전히 다재다능합니다.

탄소강이 연강보다 더 단단합니까?

연강과 탄소강의 경도를 분석할 때는 강철의 탄소 함량과 잠재적인 합금 원소를 고려해야 합니다.

탄소강은 탄소 함량이 높기 때문에 연강보다 경도가 더 높습니다.

반면 연강은 탄소 비율이 낮기 때문에 더 부드러운 성질을 가지고 있습니다. 연강은 용도를 고려할 때 경도가 목적이 아닌 곳에 사용됩니다. 반대로 탄소강은 탄소 함량이 높기 때문에 경도가 필요한 곳에 필수적으로 사용됩니다.

탄소강과 합금강 비교: 둘 다 강도가 높지만 합금강은 원소가 추가되어 내식성이 강화되었습니다.

탄소강은 부식에 얼마나 강할까요?

탄소강의 내식성은 성능에 영향을 미칠 수 있는 중요한 요소입니다.

연강은 특히 습기에 부식되기 쉽습니다. 열악한 환경에 노출되면 쉽게 녹이 슬 수 있습니다.

탄소 함량이 낮기 때문에 산화되기 쉬워 표면에 녹(산화철)이 생길 수 있습니다. 코팅, 도장, 아연 도금과 같은 예방 조치를 통해 내식성을 높일 수 있습니다.

탄소강의 내식성은 합금 원소 및 열처리와 같은 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 일반적으로 탄소 함량이 높을수록 부식을 방지합니다.

크롬과 같은 합금 원소는 부식에 대한 저항력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 스테인리스 스틸은 크롬을 함유하고 있어 부식에 대한 저항력이 뛰어납니다.

탄소강 및 연강의 제조 공정

생산 공정은 필요한 강재 유형과 최종 제품에 따라 약간씩 다릅니다. 세 가지 주요 단계가 있습니다:

기본 프로세스

강철은 재활용 재료로 만들거나 기본 산소 용광로를 통해 새로운 강철과 결합할 수 있습니다.

산소는 제강 공정에서 중요한 역할을 합니다. 원료로 사용되는 철광석과 코크스는 변환 과정을 거칩니다. 그런 다음 용융된 강철을 주형으로 주조합니다. 이렇게 해서 슬래브와 잉곳이 형성됩니다. 결과적으로 최종 제품의 탄소 함량은 0.5%로 높습니다.

보조 프로세스

시장의 요구에 맞는 탄소 함량을 가진 강철을 만드는 것입니다. 여기서 원하는 강철(탄소 함량이 높거나 낮거나 중간인)에 따라 필요한 모든 변경이 이루어집니다.

전기 아크 퍼니스(EAF)

여기서 강철 구성은 선택적 성분 추가 또는 제거를 통해 또는 온도를 조정하여 수정됩니다.

1. 교반

이 기술은 전자기장을 사용하여 래들에서 난류를 유도하여 비금속 재료를 효과적으로 분리합니다. 목표는 강철에 균일하고 잘 혼합된 성분을 만드는 것입니다.

2. 래들 용광로

2차 전극로를 활용하면 정밀한 온도 제어와 합금 성분의 정확한 주입이 가능합니다.

3. 래들 주입

교반 현상을 유도하기 위해 용강 바닥에서 불활성 가스를 도입하여 가열하고 액체 금속을 통해 상승시킵니다.

4. 가스 제거

수소, 산소, 질소를 제거하면서 제품에서 유황 함량을 감소시킵니다. 진공 기술, 불활성 가스 주입, 정밀한 온도 제어 기술을 결합하여 탈기 공정에서 액체 강철에서 가스를 제거합니다.

5. 구성 조정

산소 분사를 통해 밀폐된 강철 수조에서 아르곤 가스를 주입하여 교반합니다.

강철 탈산

산소를 제어하여 제거하는 것은 최종 제품의 특성을 바꾸는 데 매우 중요할 수 있습니다.

1. 리밍 스틸

비탈산 또는 부분 탈산 강철

2. 캡형 강재

몰드 캡으로 일산화탄소 생성 방지

3. 세미 킬드 스틸

0.15- 0.3% 탄소, 부분 탈산화

4. 킬드 스틸

최대 0.15~0.3%의 탄소로 완전 탈산화

캐스팅

주조에서는 액체 강철을 레일카 위에 놓인 별도의 금형에 붓습니다. 콘크리트 타설 후 잉곳에서 쉽게 제거할 수 있도록 잉곳 몰드를 테이퍼링합니다. 주조기는 액체강을 다운스트림 공정에 적합한 모양으로 주조하는 데 도움을 줍니다. 잉곳은 열간 압연을 위해 재가열되도록 이동되고 주조기에서는 강철이 슬래브, 빌릿, 블룸으로 변합니다.

마무리 프로세스

마감 공정은 최종 제품의 외관과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

롤링

• 제품 롤링

고체 주조 잉곳을 사용 가능한 형태로 만들기 위해 회전하는 롤러가 강철보다 빠르게 움직여 앞으로 밀고 압축하는 압연 과정을 거칩니다.

• 핫 포밍

강철은 재결정 온도 이상으로 가열하여 일관된 입자 크기와 균일한 탄소 분포를 달성합니다.

• 콜드 성형

재결정 온도보다 낮은 온도에서 수행되는 변형 경화는 강도를 20%까지 증가시킵니다.

열처리

열처리는 탄소 분포를 변경하여 기계적 특성을 변경하는 데 사용됩니다.

• 정규화

강도와 경도를 높이기 위해 강철은 55°C 이상으로 임계점 이상으로 가열하는 열처리 공정을 거칩니다. 그런 다음 강철을 균일하게 가열한 다음 공랭식으로 냉각합니다.

• 어닐링

열처리 과정에서 강철은 30분 동안 고용체 온도에 노출된 후 점진적인 냉각 단계를 거칩니다. 이 처리를 통해 유연성과 연성 특성을 모두 갖춘 강철 변형이 개발됩니다.

• 담금질

물, 염수 또는 기름에서 강철을 빠르게 냉각시켜 견고하지만 부서지기 쉬운 소재를 만들어냅니다.

표면 처리

전 세계 철강 제조의 약 33%가 부식 방지를 위해 표면 코팅을 적용하고 있습니다.

• 용융 아연 도금

이 방법을 통해 강철은 가열된 아연 욕조에 담그는 처리를 거쳐 아연 층이 적용됩니다. 코팅의 무결성을 높이고 파손을 방지하기 위해 아연 용액에 알루미늄을 도입합니다.

• 전해 아연 도금

전기분해를 통해 강철에 아연층을 증착하면 더욱 정밀하고 제어된 두께를 얻을 수 있습니다.

다운스트림 2차 처리

다운스트림 기업은 생산 연속체에서 철강 원료를 정제하여 최종 제품으로 성형합니다. 일반적으로 가공 및 접합, 공작 기계 및 용접을 통한 표면 금속 제거 등이 포함됩니다.

탄소강 비용

연강은 일반적으로 특정 고탄소 강재보다 가격이 저렴한 저탄소 강재입니다. 원자재 비용은 전체 생산 비용에 영향을 미칩니다.

제조 공정이 선택되고 합금 원소를 사용하여 다양한 등급의 탄소, 가공 및 제작을 만듭니다. 모든 단계가 전체 탄소강 원가에 영향을 미치고 원가를 높일 수 있습니다.

연강은 가단성이 뛰어나고 작업하기 쉬워 탄소강에 비해 가공 비용을 절감할 수 있는 경우가 많습니다.

탄소강과 합금강 중 선택은 애플리케이션의 요구 사항에 따라 달라지며, 합금강은 맞춤형 솔루션을 제공합니다.

연강과 탄소강의 응용 분야

탄소강과 강철은 산업 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용됩니다. 빔, 기둥, 철근과 같은 연강은 건설 산업에서 널리 사용됩니다. 가격이 저렴하고 제작이 쉽기 때문에 선호됩니다.

연강은 성형성 때문에 자동차 산업에서 차체 패널, 섀시 및 구조 요소로 사용됩니다. 저탄소 강관 및 튜브는 내구성이 뛰어나며 구조 부품에 활용됩니다.

탄소강은 경도가 높아 절삭 공구, 드릴, 칼날에 사용됩니다. 철도의 경우 탄소강은 선로와 부품을 건설하는 데 사용됩니다. 탄소강 파이프는 석유 및 가스 산업에서 유체를 광범위하게 운송합니다.

탄소강과 연강에 대한 FAQ

Q1: 연강과 탄소강의 주요 차이점은 무엇인가요?

탄소강은 탄소 함량의 범위가 넓어 다양한 수준의 경도와 강도를 제공하는 반면, 연강은 탄소 함량이 낮아 더 부드럽고 가단성이 있습니다.

Q2: 탄소의 양은 강철의 특성에 어떤 영향을 미치나요?

탄소 함량이 높으면 강철의 경도와 강도가 높아져 기계적 특성에 더 좋은 옵션이 됩니다.

Q3: 연강이 고탄소강보다 더 다양한 용도로 사용되는 이유는 무엇인가요?

연강의 다재다능함은 경제성과 다양한 용도에 대한 적합성에서 비롯됩니다.

Q4: 연강의 내구성을 높이려면 어떻게 해야 하나요?

코팅과 아연도금은 연강의 수명을 늘릴 수 있습니다.

Q5: 어떤 산업에서 중탄소강을 사용하나요?

연강은 차축, 기어, 레일에 사용되어 강도와 연성을 제공합니다.