철강재료 - 탄소강 중의 타 원소의 영향/용도/탄소함량에 따른 분류/주강

1-7 탄소강 중의 타 원소의 영향

 

(1) 규소(Si)

강의 경도, 탄성한계, 인장강도를 증가시키며, 연신율, 충격값, 전성, 가공성은 감

소시키고 단접성을 해지고 주조성(유동성)을 좋게 하며 결정입자의 크기를 증대시

켜 거칠어진다, 탄소함량은 0.10~0.35%이다.

 

(2) 망간(Mn)

황과 화합하여 적열취성방지(MnS)하게 되어 황의 해를 제거하며, 고온 가공을 용

이하게 한다. 강도, 경도, 인성을 증가시키며, 고온에 있어서는 결정 입자의 성장

을 방해한다. 소성을 증가시키고 주조성을 좋게 한다, 담금질 효과를 크게 하며

탈산제로도 사용되며, 강중의 탄소함량은 0.20~0.80%이다.

 

(3) 인(P)

경도와 강도를 증가시키고, 연신율이 감소하며 가공시 편석 및 균열을 일으킨다.

상온메짐성의 원인이 된다. 기포가 없는 주물을 만들 수 있고, 절삭성이 좋아진다.

 

(4) 황(S)

적열상태에서는 메짐성이 커 적열 취성의 원인이 되며, 인장강도, 연신율, 충격값

을 감소시킨다, 강의 용접성을 나쁘게 하며, 강의 유동성을 해치고 기포를 발생시

킨다. 망간과 화합하여 절삭성이 좋아진다.

 

(5) 구리(Cu)

인장강도, 탄성한도를 증가시키고 내식성을 증가시킨다, 압연시 균열의 원인이 된다.

 

(6) 가스(O2, N2, H2)

산소는 적열 메짐성의 원인이 되며, 질소는 경도와 강도를 증가시키고, 수소는 백

점(flake)이나 헤어크랙(hair crack)의 원인이 된다.

 

1-8 탄소강과 그 용도

 

(1) 0.15%C 이하의 저탄소강

탄소량이 적어 담금질 뜨임에 의한 개선이 어려워 냉간가공을 하여 강도를 높여

사용할 때가 많다. 대상 강, 박강판, 강선 등에는 냉간 가공성이 좋으며 규소 함유

량이 적은 저탄소강이 사용된다. 보일러용 강판 및 강관은 냉간 가고엉, 용접성,

내식성이 좋아야 하므로 저탄소강이 가장 적당하다.

 

(2) 0.16~0.25%C 탄소강

강도에 대한 요구보다도 절삭 가공성을 중요시하는 것으로 0.15%C 부근의 것은

침탄용강 또는 냉간가공용 강으로 널리 사용된다. 0.25%C 부근의 것은 볼트, 너트,

핀, 등 용도는 극히 넓다. 엷은 탄소강 관재로는 0.15~0.25%C정도가 많이 사용된

다. 강 주물도 이 범위의 탄소량의 것이 주조가 가장 쉽다.

 

(3) 0.25~0.35%C 탄소강

이 범위의 탄소강은 단조, 주조, 절삭가공, 용접 등 어떠한 경우에도 쉽다. 또한 조

질에 의해서 재질을 개선할 수도 있다. 담그질, 뜨임을 실시하면 대단히 강인해지

며 차축 기타 일반 기계 부품에서는 압연 또는 단조 후 풀림이나 불림을 행하므로

열간가공에 의해서 조대화 또는 불균일하게 된 결정입자를 균일 미세화해서 그대

로 절삭 가공만을 하여 사용한다.

 

(4) 0.35~0.60%C 탄소강

취성이 있고 담금질성은 크나 담금질 균열이 생기기 쉽다. 열균열이 생기기 쉽고

인성도 불충분하기 때문에 크랭크축, 기어 등에 사용할 때는 설계상 충분히 주의

해야 하며, 이 범위의 탄소강은 비교적 용도가 적다.

 

(5) 0.65%C 이상의 탄소강

구조용재로서 0.6%C 이상의 고탄소강을 사용하는 일은 거의 없으나 공구강, 핀, 차

륜, 레일(rail), 스프링 등과 같은 내마모성, 고항복점을 요구하는 물품에 사용된다.

 

1-9 탄소함량에 따른 분류

 

1. 가공성만을 요구하는 경우 : 0.05~0.3%C

2. 가공성과 강인성을 동시에 요구하는 경우 : 0.3~0.45%C

3. 가공성과 내마모성을 동시에 요구하는 경우：0.45~0.65%C

4. 내마모성과 경도를 동시에 요구하는 경우 : 0.65~1.2%C

 

1-10 주강

 

？주철은 주물을 만들기 쉽지만 종래으 편상 흑연 주철로는 강도가 부족하고 취성이 있

는 결점이 있어 보다 강인한 주물이 필요한 시에 주강 주물이 사용된다.

 

(1) 주강의 성질

   1. 주강은 단조강보다 가공 공정을 줄일 수 있고 균일한 재질을 얻을 수 있다.

   2. 대량생산에도 적합하다. 하지만 용융점이 높이 주조하기가 힘든 단점이 있다.

   3. 수출률은 주철의 2배이며 주조 시 응력이 크고 기포가 발생되기 쉽다.

   4. 주조 시에는 조직이 억세고 메지기 때문에 주조 후 반드시 열처리 해야 한다.

 

(2) 주강의 종류

종류에는 0.3%C 이하의 저탄소 주조강, 02.~0.5%C의 중탄소강 0.5%C 이상의 고

탄소 주강이 있으며, C, Si, Mn의 %는 규정하지 않고 P, S만 규정하고 있다. 또, 강

도, 내식, 내열, 내마모성 등이 요구되는 경우 Ni, Mn, Cu, Mo 등이 첨가된 특수 주

강을 사용한다.

 

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