오스뮴 무게 계산기(온라인 및 무료)
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이 기사에서는 철과 비철 금속의 매혹적인 세계를 탐구하고, 그 고유한 특성과 분류를 밝힙니다. 마지막에는 일상 생활에서 이 중요한 재료의 본질적인 차이점과 응용 분야를 이해하게 될 것입니다.
먼저 철 금속, 강철, 비철 금속의 기본 개념을 간략히 소개한 후 강철의 분류에 대해 자세히 알아보겠습니다.
용광로에서 철광석을 제련하여 생산되는 선철은 제강 및 주조 분야에서 중요한 중간체 역할을 합니다.
주철은 용광로에서 선철을 녹인 후 액체 금속을 주형에 부어 주조 부품을 만드는 과정에서 파생됩니다. 이 공정을 통해 내마모성과 진동 감쇠 특성이 뛰어난 부품이 만들어집니다.
합금철은 실리콘, 망간, 크롬, 티타늄과 같은 원소를 포함하는 철 기반 합금입니다. 이러한 합금은 제강에서 탈산제 및 합금 첨가제로서 중요한 역할을 하며 강철의 구성과 특성을 정밀하게 제어할 수 있게 해줍니다.
이러한 합금 원소는 금속의 특성을 향상시키는 데 매우 중요합니다. 예를 들어 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴은 절삭 공구용 경질 합금을 생산하는 데 자주 사용되어 내마모성과 고온 성능을 크게 향상시킵니다.
앞서 언급한 비철금속을 통칭하여 산업용 금속이라고 합니다. 또한 이 범주에는 백금, 금, 은과 같은 귀금속과 우라늄, 라듐과 같은 희귀 금속이 포함되며 다양한 하이테크 및 에너지 분야에서 전문적으로 사용됩니다.
강철은 탄소 함량이 0.04%에서 2.3%에 이르는 철-탄소 합금입니다. 인성과 가소성을 보장하기 위해 탄소 함량은 일반적으로 1.7%를 초과하지 않습니다.
강철의 주요 원소에는 철과 탄소 외에도 실리콘, 망간, 황, 인 등이 있습니다. 강철을 분류하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 다음 7가지가 주요 분류 방법입니다:
1. 품질별 분류:
(1) 일반 강철(P≤0.045%, S≤0.050%)
(2) 고품질 강철(P, S 모두 ≤0.035%)
(3) 고급 고품질 강철(P≤0.035%, S≤0.030%)
2. 화학 성분별 분류:
(1) 탄소강:
(2) 합금강:
3. 성형 방법별 분류:
(1) 단조 스틸;
(2) 주강;
(3) 열연강판;
(4) 냉간 압연 강철.
4. 금속학적 구조에 따른 분류:
(1) 어닐링 상태:
(2) 정규화된 상태:
(3) 변형되지 않거나 부분적으로 변형된 경우.
5. 용도별 분류:
(1) 건설 및 엔지니어링용 강철:
(2) 구조용 강철:
a. 기계 제조용 강철:
b. 스프링 스틸
c. 베어링 스틸
(3) 공구강:
(4) 특수한 특성을 가진 강철:
(5) 전문 강철: 교량 강철, 선박용 강철, 보일러 강철 등, 압력 용기 강철농기계 철강 등
6. 종합 분류:
(1) 일반 강철:
a. 탄소 구조용 강철:
b. 저합금 구조용 강철
c. 특정 목적의 일반 구조용 강재
(2) 고품질 강철(고급 강철 포함)
a. 구조용 강철:
b. 공구강:
c. 특수 성능 강철:
7. 제련 방법에 따른 분류
(1) 용광로 유형별 분류
a. 하스 스틸을 엽니다:
b. 변환기 강철:
또는
c. 전기로 강철:
(2) 탈산 정도 및 주조 시스템에 따른 분류
철강재는 형태에 따라 프로파일, 판재, 튜브, 금속 제품의 네 가지 주요 카테고리로 나눌 수 있습니다. 조달, 주문 및 관리를 용이하게 하기 위해 현재 중국은 철강을 16가지 주요 유형으로 분류하고 있습니다:
| 카테고리 | 제품 유형 | 성명서 |
| 프로파일 바 | 헤비 레일 | 무게가 미터당 30킬로그램을 초과하는 강철 레일(크레인 레일 포함) |
| 경전철 | 1미터당 무게가 30킬로그램 이하인 강철 레일. | |
| 대형 섹션 스틸 | 일반 강재에는 원형, 정사각형, 평면, 육각형, I 빔, 채널, 동일 및 불평등 각도 강철과 나사산 강철이 있습니다. 크기에 따라 대형, 중형, 소형으로 분류할 수 있습니다. | |
| 중간 섹션 강철 | ||
| 소형 섹션 스틸 | ||
| 와이어 로드 | 직경 5-10mm의 원형 강철 및 디스크 바. | |
| 냉간 성형 강철 | 강철 또는 강철 스트립을 냉간 절곡하여 형성된 단면 강철. | |
| 고품질 프로필 | 고품질 원형 스틸, 사각 스틸, 플랫 스틸, 육각 스틸 등이 있습니다. | |
| 기타 철강 재료 | 헤비 레일 부품, 액슬 블랭크, 타이어 링 등이 포함됩니다. | |
| 판금 | 얇은 강판 | 두께가 4밀리미터 이하인 강판. |
| 두꺼운 강판 | 두께가 4밀리미터 이상인 강판. | |
| 중판(두께 4mm 이상 20mm 미만), 후판(두께 20mm 이상 60mm 미만), 초후판(두께 60mm 이상)으로 분류할 수 있습니다. | ||
| 스틸 스트립 | 스트립 스틸이라고도 하는 이 소재는 실제로는 얇은 강판 길고 좁으며 롤 형태로 제공됩니다. | |
| 전기 실리콘 강판 | 실리콘 강판이라고도 합니다. | |
| 파이프 재질 | 이음매 없는 강관 | 열간 압연, 열간 압연-냉간 인발 또는 압출과 같은 방법으로 생산되는 이음매 없는 강관입니다. |
| 용접 강관 | 강관은 강판이나 강철 스트립을 말아서 모양을 만든 다음 서로 용접하여 만듭니다. | |
| 금속 제품 | 금속 제품 | 여기에는 강철 와이어, 강철 케이블 및 강철 가닥이 포함됩니다. |
일반 탄소강이라고도 하는 탄소강은 최대 2% 탄소(wc)를 중량 기준으로 함유하는 기본 철 탄소 합금입니다. 이 다용도 소재는 균형 잡힌 기계적 특성과 비용 효율성으로 인해 수많은 산업 응용 분야의 근간을 형성합니다.
탄소강에는 일반적으로 탄소 외에도 실리콘(탈산화용), 망간(강도 및 경화성), 황(가공성), 인(저농도에서의 강도) 등 소량이지만 상당한 양의 합금 원소가 포함되어 있습니다. 이러한 원소를 정밀하게 제어하는 것은 원하는 재료 특성을 달성하는 데 매우 중요합니다.
탄소강은 용도에 따라 크게 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다:
탄소 함량에 따라 탄소강은 다음과 같이 세분화됩니다:
또한 탄소강은 인과 황 함량에 따라 분류됩니다:
탄소강의 탄소 함량이 증가함에 따라 경도와 강도가 크게 향상된다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 그러나 이는 가소성과 용접성이 저하되는 대가를 치릅니다. 강도와 연성 사이의 이러한 반비례 관계 때문에 하중 지지력, 성형성, 제조 방법 등의 요소를 고려하여 특정 적용 분야 요건에 따라 신중한 소재 선택이 필요합니다.
탄소강의 기계적 특성은 주로 등급 지정에 반영되며, 일반적으로 문자 "Q"로 시작하여 숫자로 이어집니다. "Q"는 항복 강도를 나타내며, 그 뒤에 오는 숫자는 최소 항복 강도 값을 메가파스칼(MPa) 단위로 나타냅니다. 예를 들어, Q275는 최소 항복 강도가 275MPa인 강종을 나타냅니다.
등급 번호 뒤에 붙는 추가 문자 A, B, C 또는 D는 황(S) 및 인(P) 함량이 감소하는 순서대로 다른 품질 수준을 나타냅니다. 이러한 진행은 철강 품질이 전반적으로 향상되었음을 의미하며, D는 이러한 등급 중 최고 품질을 나타냅니다.
등급 뒤에 "F"가 있으면 테두리가 있는 강철을 나타내고 "b"가 있으면 세미 킬드 강철을 나타냅니다. "F" 또는 "b"가 없으면 킬드강을 의미합니다. 예를 들어, Q235-A-F는 최소 항복 강도가 235MPa인 A등급 림강을 나타내며, Q235-C는 동일한 항복 강도를 가진 C등급 킬드강을 나타냅니다.
탄소 구조용 강재는 일반적으로 추가 열처리 없이 공급된 상태 그대로 활용되기 때문에 다양한 용도에 비용 효율적으로 사용할 수 있습니다.
Q195, Q215, Q235와 같은 저탄소 강종은 적당한 강도와 함께 우수한 용접성, 성형성, 인성을 나타냅니다. 이러한 강종은 박판, 철근, 용접 강관 및 다양한 구조용 부품의 생산에 널리 사용됩니다. 또한 균형 잡힌 특성으로 인해 리벳, 나사, 너트와 같은 표준 패스너 제조에도 적합합니다.
Q255 및 Q275와 같이 탄소 함량이 약간 높은 강종은 우수한 가소성과 인성을 유지하면서 강도를 높입니다. 이러한 강종은 용접이 가능하기 때문에 구조용 강재로 다양하게 사용할 수 있습니다. 강도와 성형성의 균형이 필요한 하중 지지 구조 부재, 커넥팅 로드, 기어, 커플링 및 덜 복잡한 기계용 부품을 제작하는 데 자주 사용됩니다.
탄소강은 특정 화학 성분과 기계적 특성 요건을 충족해야 합니다. 탄소강의 등급 지정은 강철의 평균 탄소 질량 비율의 10000배(wc × 10000)를 나타내는 두 자리 숫자 체계를 사용합니다. 예를 들어 45강은 평균 탄소 질량 비율이 0.45%이고, 08강은 0.08%입니다.
고품질 탄소 구조용 강철은 주로 기계 부품 제작에 사용됩니다. 특정 용도에 맞게 기계적 특성을 향상시키기 위해 열처리 공정을 거치는 경우가 많습니다.
탄소 함량은 강철의 특성과 용도에 큰 영향을 미칩니다:
저탄소강(08, 08F, 10, 10F)은 가소성과 인성이 높아 냉간 성형 및 용접에 탁월합니다. 이 강종은 계측기, 자동차 및 농기계의 콜드 스탬핑 부품을 위해 얇은 시트로 냉간 압연하는 경우가 많습니다. 성형성과 용접성이 중요한 자동차 차체 패널과 트랙터 운전실 등이 그 예입니다.
중저탄소강(15, 20, 25)은 내마모성 표면이 필요하지만 코어 강도가 낮은 케이스 경화 부품에 이상적입니다. 이 강종은 일반적으로 피스톤 핀이나 샘플 플레이트와 같이 작고 하중이 가벼운 부품에 사용됩니다. 침탄 공정은 견고한 코어를 유지하면서 단단하고 내마모성이 강한 표면을 만듭니다.
중탄소강(30, 35, 40, 45, 50)은 담금질과 고온 템퍼링을 통해 기계적 특성의 탁월한 균형을 이룹니다. 강도, 가소성 및 인성의 조합으로 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 공작기계 스핀들 및 기어와 같은 핵심 부품에 적합합니다. 열처리 공정을 최적화하여 특정 용도에 맞게 원하는 물성 프로파일을 얻을 수 있습니다.
고탄소강(55, 60, 65)은 담금질 및 중온 템퍼링 후 높은 탄성 한계가 발생합니다. 이러한 특성으로 인해 작고 가벼운 하중을 받는 스프링(단면적이 12~15mm 미만)을 제조하는 데 이상적입니다. 압력 조절 스프링, 속도 제어 스프링, 플런저 스프링, 냉간 코일 스프링 등 높은 탄성 강도와 내피로성이 필수인 분야에 사용됩니다.
탄소 공구강은 최소한의 합금 원소를 함유한 고탄소강 합금으로, 탄소 함량은 일반적으로 0.60%에서 1.50%입니다. 이 구성은 특정 산업 분야에 적합한 고유한 특성을 부여합니다.
탄소 공구강은 비용 효율성, 쉽게 구할 수 있는 원자재, 우수한 가공성, 열처리를 통해 높은 경도와 내마모성을 달성할 수 있어 제조 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 다양한 절삭 공구, 금형, 금형, 정밀 측정기 등을 제작하는 데 이상적인 소재입니다.
그러나 탄소 공구강은 적색 경도가 낮기 때문에 고온 응용 분야에서 중요한 한계가 있습니다. 작동 온도가 약 200°C(392°F)를 초과하면 이 소재는 경도와 내마모성이 급격히 저하되어 기능적 무결성이 손상됩니다. 따라서 고속 가공이나 고온이 지속되는 응용 분야에서는 사용이 제한됩니다.
또한 탄소 공구강은 특히 대형 부품의 경우 열처리에 어려움이 있습니다. 경화성이 제한적이기 때문에 두꺼운 단면의 단면에 걸쳐 경도가 균일하지 않게 분포할 수 있습니다. 이러한 특성은 높은 탄소 함량과 함께 담금질 시 뒤틀림과 균열의 위험을 증가시키므로 열처리 공정 중 가열 및 냉각 속도를 신중하게 제어해야 합니다.
이러한 한계에도 불구하고 탄소 공구강은 강점을 활용할 수 있고 적절한 설계 및 가공 고려 사항을 통해 약점을 완화할 수 있는 많은 제조 시나리오에서 여전히 가치 있는 소재입니다.
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자유 절삭 구조용 강철은 절삭 작업 중 칩 형성 및 파손을 촉진하는 특정 요소를 통합하여 기계 가공성을 향상하도록 설계되었습니다. 이 설계는 절삭 효율을 개선하고 공구 수명을 연장하여 대량 생산에 이상적입니다.
유황은 강철의 취성을 높이고 가공성을 향상시키는 데 사용되는 주요 원소입니다. 황 외에도 납, 텔루륨, 비스무트와 같은 원소는 일반적으로 저합금 자유 절삭 구조용 강재에 첨가되어 가공 특성을 더욱 향상시킵니다.
자유 절삭강의 황 함량(ws)은 일반적으로 0.08%에서 0.30% 사이이며 망간 함량(wMn)은 0.60%에서 1.55% 사이로 관리됩니다. 이러한 원소들이 결합하여 강철 매트릭스 내에서 황화망간(MnS) 내포물을 형성합니다. MnS 내포물은 매우 부서지기 쉽고 고유한 윤활 특성을 지니고 있어 두 가지 중요한 기능을 수행합니다:
이러한 특성의 조합으로 칩 제어가 개선되고 절삭력이 감소하며 가공된 부품의 표면 조도 품질이 향상됩니다. 또한 MnS 내포물이 있으면 절삭 공구의 모서리 형성을 최소화하여 대량 생산 환경에서 공구 수명을 개선하고 부품 품질을 일관되게 유지하는 데 도움이 됩니다.
강철은 철과 탄소라는 기본 성분 외에도 다양한 합금 원소를 혼합하여 특정 특성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 원소에는 실리콘, 망간, 몰리브덴, 니켈, 크롬, 바나듐, 티타늄, 니오브, 붕소, 납 및 희토류 금속이 포함됩니다. 이러한 원소를 다양한 비율로 의도적으로 첨가하면 합금강이 만들어집니다.
합금강 시스템의 개발은 각 국가의 천연 자원, 산업 역량, 시장 수요에 따라 전 세계적으로 다양합니다. 예를 들어, 서방 국가들은 역사적으로 니켈과 크롬 기반의 합금강 시스템에 집중해 왔으며, 이러한 원소에 대한 풍부한 자원을 활용했습니다. 반면 중국은 실리콘, 망간, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 붕소, 희토류 원소를 활용한 합금강 시스템을 개척하여 국내 자원 가용성 및 기술적 강점을 활용하고 있습니다.
합금강은 전 세계 철강 생산량 중 약 10~15%를 차지하며, 다양한 산업 분야에서 고성능 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 점차 그 비중이 증가하고 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다.
전기 아크로(EAF) 기술을 통해 생산되는 합금강은 용도에 따라 크게 8가지 등급으로 분류할 수 있습니다:
고강도 저합금(HSLA) 강철이라고도 하는 일반 저합금 강철은 소량의 합금 원소를 포함하는 철 재료의 한 종류로, 일반적으로 전체 구성 성분 중 1%에서 5%에 이르는 소량의 합금 원소를 포함합니다. 이러한 합금 원소에는 망간, 실리콘, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등이 포함될 수 있습니다.
이 등급의 강철은 탄소강에 비해 강화된 강도, 개선된 인성, 더 나은 내식성 등 우수한 기계적 특성을 나타냅니다. 엄선된 합금 원소는 향상된 내마모성, 저온 인성, 우수한 용접성 및 가공성 등 우수한 종합적인 성능에 기여합니다.
니켈 및 크롬과 같은 중요한 합금 원소의 보존이 가장 중요한 응용 분야에서는 일반 저합금강이 상당한 이점을 제공합니다. 일반적으로 이 소재 1톤은 특정 등급과 용도에 따라 1.2~1.5톤의 탄소강을 효과적으로 대체할 수 있습니다. 이러한 대체는 무게 감소뿐만 아니라 서비스 수명을 연장하고 특히 구조 및 자동차 산업에서 잠재적인 적용 범위를 넓혀줍니다.
일반 저합금강의 제조는 기본 산소 용광로(BOF), 전기 아크로(EAF) 또는 전통적인 오픈 하스 방식을 포함한 다양한 제강 공정을 통해 이루어질 수 있습니다. 래들 정제 및 진공 가스 제거와 같은 고급 2차 야금 기술은 정밀한 화학 성분과 우수한 청결도를 달성하기 위해 종종 사용됩니다. 합금 원소를 추가했음에도 불구하고 HSLA강의 생산 비용은 탄소강보다 약간 높은 수준으로 경쟁력을 유지하고 있어 많은 엔지니어링 응용 분야에서 경제적으로 실행 가능한 옵션입니다.
엔지니어링 구조용 강재는 엔지니어링 및 건축 구조물에 사용하도록 특별히 설계된 다양한 범위의 합금강을 포함합니다. 이 범주에는 고강도 저합금(HSLA) 강, 합금 보강강, 철도 등급 합금강, 석유 시추 등급 합금강, 압력 용기 등급 합금강, 고망간 내마모성 강 등이 포함됩니다.
이 강재는 하중을 견디는 용도에서 최적의 성능을 제공하도록 설계되어 강도, 연성 및 용접성의 탁월한 균형을 제공합니다. 주요 기능은 고층 빌딩과 교량부터 산업 시설과 해양 플랫폼에 이르기까지 다양한 엔지니어링 및 건설 프로젝트에서 중요한 구조 부재 역할을 하는 것입니다.
이러한 강철의 합금 원소 총 함량은 상대적으로 낮지만(일반적으로 중량 기준 5% 미만), 기계적 특성에 미치는 영향은 상당합니다. 망간, 니켈, 크롬, 바나듐과 같은 원소를 정확한 양으로 신중하게 첨가하면 특정 응용 분야 요구 사항을 충족하는 맞춤형 특성을 구현할 수 있습니다. 이러한 최적화를 통해 일반 탄소강에 비해 우수한 중량 대비 강도 비율, 향상된 내식성 및 향상된 성형성을 나타내는 강철을 얻을 수 있습니다.
엔지니어링 구조용 강재가 널리 채택된 데에는 여러 가지 요인이 있습니다:
기계 구조용 강재는 기계 및 중요 기계 부품 제작을 위해 특별히 설계된 합금강의 한 종류를 말합니다. 이러한 강재는 현대 기계 시스템의 까다로운 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.
고품질 탄소강을 기반으로 하는 이 합금은 주요 특성을 향상시키기 위해 하나 이상의 엄선된 합금 원소를 통합합니다:
기계 구조용 강재는 일반적으로 기계적 특성을 최적화하기 위해 열처리 공정을 거칩니다. 일반적인 처리에는 다음이 포함됩니다:
기계 구조용 강철의 두 가지 주요 범주는 다음과 같습니다:
이러한 카테고리에는 몇 가지 전문화된 유형이 포함됩니다:
화학 성분에 따라 기계 구조용 강재는 여러 계열로 분류할 수 있습니다:
합금 구조용 강철은 일반적으로 탄소 함량(wc)이 0.15%~0.50%로 탄소 구조용 강철보다 낮은 것이 특징입니다. 탄소 외에 실리콘, 망간, 바나듐, 티타늄, 붕소, 니켈, 크롬, 몰리브덴 등 하나 이상의 합금 원소가 포함되어 있습니다. 이러한 원소는 강철에 특정한 기계적 및 물리적 특성을 부여하기 위해 신중하게 선택되고 비율을 조절합니다.
합금 구조용 강철의 특징은 강화된 경화성과 응력 하에서의 변형 및 균열에 대한 우수한 저항성입니다. 따라서 열처리 공정에 특히 적합하여 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 제조업체는 가열 및 냉각 속도를 정밀하게 제어함으로써 강철의 미세 구조를 최적화하여 특정 용도에 맞는 강도, 인성 및 연성의 이상적인 조합을 얻을 수 있습니다.
합금 구조용 강재는 다양한 산업 분야의 핵심 부품에 광범위하게 사용됩니다. 일반적으로 강도와 내마모성이 가장 중요한 기어 및 샤프트와 같은 고성능 변속기 부품 생산에 사용됩니다. 자동차 및 농업 분야에서는 각각 자동차와 트랙터의 패스너와 구조 부품에 사용됩니다. 해양 산업에서는 조선의 핵심 구조 요소에 이 강철을 사용합니다. 발전 산업에서는 고온과 고압을 견뎌야 하는 증기 터빈 부품에 합금 구조용 강이 필수적입니다. 치수 안정성과 내마모성이 뛰어난 소재가 필요한 대형 공작기계 역시 합금 구조강의 특성을 활용합니다.
합금 구조용 강철의 다양성은 다양한 열처리 옵션으로 더욱 입증됩니다:
이러한 열처리 공정은 특정 성능 요구 사항을 충족하도록 미세 조정할 수 있으므로 합금 구조용 강철은 다양한 엔지니어링 응용 분야에 매우 적합한 소재입니다.
합금 공구강은 실리콘, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐과 같은 합금 원소를 정밀하게 첨가하여 설계된 정교한 중탄소강에서 고탄소강입니다. 이러한 강철은 뛰어난 경화성, 하중 변형에 대한 저항성, 우수한 균열 저항성으로 잘 알려져 있습니다. 이러한 특성 덕분에 기하학적으로 복잡한 대형 절삭 공구, 정밀 금형 및 고정밀 측정기 제조에 이상적입니다.
합금 공구강의 탄소 함량은 특정 용도에 맞게 세심하게 조정되며, 일반적으로 0.5%에서 1.5%까지 다양합니다. 고온 및 주기적인 열 응력을 견딜 수 있도록 설계된 열간 가공 금형강은 탄소 함량이 0.3%~0.6%로 낮습니다. 이 성분은 열간 강도와 열 피로 저항성을 최적화합니다. 절삭 공구강은 일반적으로 약 1%의 탄소를 함유하여 최적의 절삭날 유지력과 내마모성을 위해 경도와 인성의 균형을 맞춥니다.
상온에서 높은 압축 응력과 연마 마모를 견뎌야 하는 냉간 가공 금형강은 탄소 함량이 높습니다. 예를 들어 다이아몬드 합성에 사용되는 흑연 금형강은 극한의 경도와 내마모성을 달성하기 위해 1.5%의 탄소를 함유하고 있습니다. 고탄소, 고크롬(D형) 냉간 가공 금형강은 탄소 함량이 2%를 초과할 수 있어 1차 탄화물이 풍부한 미세 구조를 형성하여 탁월한 내마모성과 치수 안정성을 부여합니다.
이러한 강철의 합금 원소를 정밀하게 제어하면 열처리 중에 복잡한 탄화물을 형성할 수 있어 까다로운 툴링 응용 분야에서 기계적 특성과 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어 바나듐은 내마모성을 향상시키는 미세한 분산 탄화물을 형성하고 크롬은 경화성과 내식성에 기여합니다. 몰리브덴과 텅스텐은 고온 강도와 고온 경도를 향상시켜 열간 가공 분야에 필수적입니다.
고속 공구강(HSS)은 탄소 함량이 일반적으로 0.7%에서 1.5%에 이르는 고탄소 고합금 공구강의 정교한 등급입니다. 이 고급 소재는 주로 텅스텐, 몰리브덴, 크롬, 바나듐, 일부 등급의 경우 코발트 등 세심하게 설계된 합금 원소 구성에서 탁월한 특성을 이끌어냅니다. 이러한 원소들은 복잡하고 매우 안정적인 탄화물을 형성하여 강철의 뛰어난 성능 특성에 기여합니다.
HSS의 가장 큰 특징은 고속 가공 작업 중 600°C(1112°F)가 넘는 고온에서도 구조적 무결성과 절삭 효율을 유지할 수 있는 뛰어난 적색 경도에 있습니다. 이러한 열 안정성은 절삭 속도와 이송량이 계속 증가하여 공구-공작물 인터페이스에서 상당한 열이 발생하는 현대 제조에서 매우 중요합니다.
HSS는 내마모성, 인성 및 열충격에 대한 내성이 뛰어납니다. 이러한 특성 덕분에 드릴 비트, 엔드밀, 탭, 톱날 등 다양한 절삭 공구에 이상적인 소재이며, 특히 가공하기 어려운 소재를 사용하거나 대량 생산이 필요한 분야에 적합합니다.
HSS의 활용성은 열처리에 대한 반응으로 더욱 향상됩니다. 오스테나이징, 담금질 및 템퍼링 공정을 정밀하게 제어함으로써 제조업체는 경도(일반적으로 62-70 HRC)와 인성 간의 균형을 최적화하여 특정 용도에 맞출 수 있습니다. 내마모성을 더욱 향상시키고 마찰을 줄여 공구 수명을 연장하고 절삭 속도를 더욱 높일 수 있도록 TiN 또는 AlTiN과 같은 고급 코팅 기술을 HSS 공구에 적용할 수 있습니다.
스프링 스틸은 충격, 진동, 주기적인 하중에 대한 탁월한 복원력을 요구하는 용도에 맞게 설계되었습니다. 이러한 까다로운 환경에서 뛰어난 성능을 발휘하려면 스프링 스틸은 높은 인장 강도, 높은 탄성 한계, 우수한 내피로성을 모두 갖춰야 합니다.
야금학적 관점에서 볼 때 스프링강은 단면 전체에 걸쳐 일관된 기계적 특성을 얻기 위해 우수한 경화성이 필요합니다. 또한 열처리 공정 중 탈탄에 대한 저항성을 나타내야 하며 응력 집중 지점을 최소화하기 위해 고품질 표면 마감을 유지해야 합니다.
탄소 스프링강은 0.6%~0.9%의 탄소가 함유된 고성능 탄소 구조용 강재입니다. 이 강철은 다시 일반 및 고망간 변형으로 분류되며, 후자는 강도와 내마모성이 강화된 제품입니다. 주로 실리콘-망간 기반의 합금 스프링강은 일반적으로 탄소 함량이 약간 낮지만(0.5%~0.7%) 탄성 특성과 피로 강도를 개선하기 위해 실리콘 함량이 증가(1.3%~2.8%)한 것이 특징입니다. 추가 합금 스프링강 등급에는 경화성 향상을 위한 크롬, 고온 강도 유지를 위한 텅스텐, 입자 미세화 및 침전 경화를 위한 바나듐이 포함되어 있습니다.
국내 자원을 활용하고 자동차 및 농기계 설계의 진화하는 요구 사항을 해결하기 위해 차세대 스프링 강이 개발되었습니다. 이 혁신적인 강종은 실리콘-망간을 기본으로 하여 경화성 향상을 위한 붕소, 입자 미세화 및 강수량 강화를 위한 니오븀, 내온성 및 고온 성능 향상을 위한 몰리브덴을 정밀하게 첨가하여 만들어졌습니다. 이 맞춤형 구성은 스프링 수명을 크게 연장하고 전반적인 부품 품질을 향상시켜 최신 고성능 애플리케이션의 요구 사항을 충족합니다.
베어링강은 볼, 롤러, 레이스 등 구름 요소 베어링의 핵심 부품을 생산하기 위해 설계된 특수 합금입니다. 이러한 부품은 극심한 주기적 응력, 고속 회전, 지속적인 마찰에 노출되기 때문에 뛰어난 기계적 특성을 가진 소재가 필요합니다.
고품질 베어링 강의 주요 특성은 다음과 같습니다:
엄격한 성능 요건은 강철의 성분과 미세 구조를 엄격하게 제어할 것을 요구합니다. 제조업체는 엄격한 제한을 적용합니다:
가장 일반적인 유형의 베어링 강은 일반적으로 고탄소 크롬강입니다:
흔히 AISI 52100 또는 100Cr6로 불리는 이 소재는 적절한 열처리 후 경화성, 내마모성, 인성이 최적의 균형을 이루는 소재입니다.
기타 특수 베어링 강재에는 다음이 포함됩니다:
전기강 또는 라미네이션 강이라고도 하는 전기 실리콘 강은 발전 및 배전 산업에서 중요한 특수 강자성 소재입니다. 주로 전기 모터, 변압기 및 기타 전자기 장치 제조에 필수적인 구성 요소인 실리콘 강판을 생산하는 데 사용됩니다.
실리콘 스틸은 화학 성분과 자기적 특성에 따라 크게 두 가지 범주로 분류할 수 있습니다:
1. 비방향성 전기강(NOES):
2. 곡물 지향 전기강(GOES):
두 유형의 실리콘강의 탄소 함량은 일반적으로 노화 효과를 최소화하고 자기 특성을 개선하기 위해 ≤0.06% ~ 0.08%로 유지됩니다. 알루미늄, 망간, 인과 같은 다른 합금 원소는 특정 특성을 향상시키기 위해 소량 첨가될 수 있습니다.
전기 실리콘 스틸의 주요 특성은 다음과 같습니다:
전기 실리콘강의 제조 공정에는 원하는 입자 구조와 자기 특성을 얻기 위해 조성을 정밀하게 제어하고 열간 압연, 냉간 압연 및 특수 열처리가 포함됩니다. 고성능 등급의 코어 손실을 더욱 줄이기 위해 레이저 스크라이빙 및 도메인 미세화와 같은 고급 기술이 종종 사용됩니다.
에너지 효율 규제와 전기 자동차 및 재생 에너지 시스템의 채택 증가로 인해 고효율 전기 실리콘강에 대한 전 세계 수요가 계속 증가하고 있습니다.
철도 차량에 가해지는 극한의 압력과 동적 하중을 견딜 수 있도록 설계된 철도용 강철은 강도, 경도, 인성의 정밀한 균형이 필요합니다. 이 중요한 인프라 구성 요소에는 일정한 주기적 하중과 환경 스트레스 하에서도 구조적 무결성을 유지할 수 있는 소재가 필요합니다.
레일 생산의 주요 재료는 일반적으로 기본 산소 용광로(BOF) 또는 전기 아크로(EAF) 공정을 통해 제조되는 완전 소둔 탄소강입니다. 탄소 함량은 0.6%에서 0.8%로, 중탄소강에서 고탄소강으로 분류됩니다. 이 구성은 필요한 경도와 내마모성을 제공합니다. 이 강철은 망간 함량이 0.6%에서 1.1%로 높아져 강도와 가공 경화 능력이 더욱 향상됩니다.
철도 업계는 진화하는 성능 요구 사항을 충족하기 위해 저합금강 소재를 점점 더 많이 채택하고 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
이러한 저합금 변형은 표준 탄소강에 비해 내마모성과 내식성이 우수하여 철도 인프라의 서비스 수명을 크게 연장합니다. 특정 합금 조성의 선택은 교통 밀도, 차축 하중 및 환경 노출과 같은 요소를 고려하여 철도 노선의 운영 조건에 맞게 조정되는 경우가 많습니다.
최근 철도 강철 야금의 발전은 제어된 냉각 공정과 열처리를 통해 미세 구조를 최적화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 기술을 통해 강철의 기계적 특성과 압연 접촉 피로에 대한 저항성을 더욱 향상시키는 바이니틱 및 펄리틱-마르텐사이트 구조의 개발이 가능해졌습니다.
조선용 강재는 항해용 선박 및 대형 강선 건조를 위해 설계된 특수 등급의 강재입니다. 선체 구조가 주로 용접 공정을 통해 제작되기 때문에 이 강재의 주요 요구 사항은 우수한 용접성입니다.
조선용 강재는 용접성 외에도 여러 가지 중요한 특성을 갖춰야 합니다:
과거에는 저탄소강이 조선용 소재로 주로 사용되었습니다. 그러나 업계는 고급 저합금강을 주로 사용하도록 발전해 왔습니다. 최신 조선용 강종은 다음과 같습니다:
이러한 등급은 종종 망간 함량으로 참조됩니다:
이러한 고급 강철은 다음과 같은 이점을 제공합니다:
최신 조선용 강재는 초대형 원유운반선(ULCC)과 컨테이너선 등 40만 재화중량톤수(DWT)를 초과하는 선박을 건조할 수 있게 해줍니다. 고강도 저합금(HSLA) 강재의 지속적인 개발은 해군 건축 및 해양 엔지니어링의 경계를 계속 넓혀가고 있습니다.
철도 및 고속도로 교량은 차량 통행으로 인한 동적 하중을 받기 때문에 이러한 까다로운 조건을 견딜 수 있는 고성능 강철을 사용해야 합니다. 교량용 강재는 고강도, 우수한 인성, 탁월한 피로 저항성 등 우수한 기계적 특성의 조합을 갖춰야 합니다. 또한 장기적인 구조적 무결성과 내식성을 보장하기 위해서는 엄격한 표면 품질 요건이 필수적입니다.
전통적으로 교량 건설에는 안정적인 성능과 비용 효율성으로 인해 완전 열처리된 기본 오픈 하스강이 널리 사용되어 왔습니다. 그러나 현대의 교량 설계에서는 더욱 엄격한 엔지니어링 요구 사항을 충족하기 위해 고급 저합금 강재를 점점 더 많이 활용하고 있습니다. 두 가지 주목할 만한 예가 있습니다:
이러한 저합금 강재는 다양한 환경 조건에서 향상된 중량 대비 강도 비율, 향상된 피로 저항성 및 향상된 내구성을 제공하여 교량 응용 분야에서 우수한 성능을 입증했습니다. 특정 강종의 선택은 교량 설계, 하중 요구 사항, 환경 노출, 수명 주기 비용 고려 사항 등의 요인에 따라 달라집니다.
보일러 강재는 과열기, 주 증기 파이프, 보일러 화실 내 가열 표면 등 고온 및 고압 환경의 핵심 부품을 위해 설계된 특수 소재 범주를 포괄합니다. 보일러 강재의 엄격한 성능 요건에는 뛰어난 용접성, 우수한 고온 강도, 알칼리 부식에 대한 저항성, 탁월한 내산화성 등이 포함됩니다.
일반적으로 사용되는 보일러 강재는 주로 기본 산소 용광로(BOF) 또는 전기 아크로(EAF)에서 생산되는 저탄소 킬드강입니다. 이러한 강재는 일반적으로 탄소 함량이 0.16%에서 0.26% 사이이며 강도와 성형성의 균형을 맞추기 위해 세심하게 제어됩니다. 일반적으로 실리콘 또는 알루미늄으로 수행되는 킬링 공정은 미세한 입자 구조와 향상된 기계적 특성을 보장합니다.
극한 조건에서 작동하는 고압 보일러의 경우 고급 소재가 필수적입니다. P91(9Cr-1Mo-V-Nb) 또는 P22(2.25Cr-1Mo)와 같은 펄라이트 내열강은 향상된 크리프 저항성과 열 안정성을 제공합니다. 304H 또는 347H 스테인리스강과 같은 오스테나이트계 내열강은 내식성이 우수하고 고온에서도 강도를 유지합니다.
이러한 특수 합금 외에도 특정 저합금강은 보일러 건설, 특히 덜 혹독한 환경이나 지지 구조물에 적용될 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
적절한 보일러 강재의 선택은 작동 온도, 압력, 부식 환경 및 설계 수명과 같은 요인에 따라 달라집니다. 최신 보일러 설계는 보일러 시스템의 여러 구역에서 성능, 수명 및 비용 효율성을 최적화하기 위해 전략적으로 배치된 이러한 소재의 조합을 통합하는 경우가 많습니다.
이 특수강은 주로 전기 아크 용접 및 가스 용접 전극용 와이어 등 용접 소모품 제조를 위해 설계되었습니다. 용접봉강의 화학적 조성은 접합되는 모재의 특정 요구 사항에 맞게 맞춤화되어 최적의 용접 무결성과 성능을 보장합니다.
용접봉 강재는 일반적으로 세 가지 주요 카테고리로 분류됩니다:
용접봉강의 야금학적 순도는 매우 중요하며, 불순물 함량을 엄격하게 관리합니다. 특히 최대 허용 황 및 인 함량은 각각 0.03%로 제한되며, 이는 표준 구조용 강재의 허용 오차보다 훨씬 낮습니다. 이러한 높은 수준의 순도는 열 균열 및 다공성과 같은 용접 결함의 위험을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
구조용 강재와 달리 용접봉 강재는 일반적으로 항복 강도나 연신율과 같은 기계적 특성을 기준으로 평가하지 않습니다. 대신 아크 안정성, 증착 속도, 용접 금속 특성 등 용접 특성에 직접적인 영향을 미치는 화학 성분을 정밀하게 제어하는 데 중점을 둡니다. 엄격한 분광 분석 및 기타 고급 분석 기법을 사용하여 조성 사양을 엄격하게 준수합니다.
용접봉 강재의 개발은 용접성 향상, 흄 발생 감소, 까다로운 용접 환경에서 향상된 성능을 제공하는 고급 합금 시스템에 대한 지속적인 연구를 통해 계속 발전하고 있습니다.
스테인리스 스틸은 스테인리스와 내산성 변형을 모두 포함하는 부식 방지 합금 제품군입니다. 스테인리스 스틸은 주로 대기 중 부식에 저항하는 반면, 내산성 스틸은 특히 화학적 매체 부식, 특히 산성 환경을 견뎌냅니다. 그러나 이러한 구분은 흔히 모호하게 사용되어 '스테인리스 스틸'이 두 가지 유형을 모두 포괄하는 용어로 사용되는 경우가 많습니다.
스테인리스 스틸의 가장 큰 특징은 크롬 함량입니다. 일반적으로 크롬 함량이 12% 이상인 합금은 스테인리스 스틸로 분류됩니다. 이 크롬은 강철 표면에 얇고 안정적인 크롬이 풍부한 산화막을 형성하여 특유의 내식성을 제공합니다.
미세 구조와 열처리 반응에 따라 스테인리스강은 크게 다섯 가지 유형으로 분류됩니다:
내열강은 고온에 장시간 노출되어도 기계적 특성과 구조적 무결성을 유지하도록 설계된 특수 합금입니다. 내산화성이 뛰어나고 고온 강도가 우수하며 극한의 작동 조건에서 뛰어난 열 안정성을 발휘합니다.
내열강은 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:
내열강의 주요 특성은 다음과 같습니다:
내열강은 부품이 고온에 장시간 노출되는 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다:
특정 내열강 재종의 선택은 최대 작동 온도, 스트레스 수준, 환경 조건 및 서비스 수명 요건과 같은 요인에 따라 달라집니다. 고온 특성을 향상시키는 데 사용되는 일반적인 합금 원소에는 크롬, 니켈, 몰리브덴 및 다양한 내화성 금속 조합이 포함됩니다.
초합금은 일반적으로 600°C(1112°F)를 초과하는 극한의 온도 조건에서 뛰어난 기계적 강도, 열 크리프에 대한 저항성, 피로 저항성, 화학적 안정성을 유지하도록 설계된 고급 금속 소재입니다. 이러한 고성능 합금은 까다로운 열 및 기계적 환경의 부품에 매우 중요합니다.
복잡한 구성이 특징인 초합금은 일반적으로 주요 구성 성분에 따라 세 가지 주요 범주로 나뉩니다:
초합금을 구별하는 주요 속성은 다음과 같습니다:
초합금의 응용 분야는 다음과 같은 다양한 하이테크 산업에 걸쳐 있습니다:
초합금의 개발과 최적화는 재료 과학의 한계를 지속적으로 확장하여 극한의 작동 조건에서 에너지 효율, 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있습니다.
정밀 합금은 특정하고 엄격하게 제어된 물리적 특성을 나타내도록 설계된 특수 금속 재료입니다. 이러한 합금은 전기 및 전자 공학, 정밀 계측, 첨단 자동화 시스템 등 다양한 첨단 산업에서 중요한 역할을 합니다.
정밀 합금은 고유한 물리적 특성과 용도에 따라 크게 7가지 범주로 분류할 수 있습니다:
대부분의 정밀 합금은 철을 기본 금속으로 하는 철 기반(철)으로, 철의 다용도성과 비용 효율성을 활용합니다. 그러나 일부 정밀 합금은 철 합금으로는 얻을 수 없는 특정 특성 조합을 달성하기 위해 일반적으로 니켈, 구리 또는 기타 특수 금속을 기반으로 하는 비철 합금입니다.
정밀 합금의 경우 조성을 엄격하게 관리하는 것이 무엇보다 중요합니다. 주요 합금 원소는 정확한 질량 분율로 지정되는 경우가 많습니다:
이러한 구성 제어는 종종 백만 분의 1 단위로 지정되며, 고정밀 애플리케이션에서 원하는 물리적 특성을 달성하고 일관된 성능을 보장하는 데 매우 중요합니다.
강철은 탄소 함량이 0.04%에서 2.3%에 이르는 철-탄소 합금입니다. 강도와 가소성을 보장합니다, 강철의 탄소 함량은 일반적으로 1.7%를 넘지 않습니다.
메인 강철의 구성 요소 는 철과 탄소, 실리콘, 망간, 황, 인과 같은 다른 원소입니다.
강철의 분류는 다양하며 주요 방법은 다음과 같습니다:
품질별 분류.
화학 성분별 분류.
(1) 탄소강
(2) 합금강
성형 방법에 따른 분류.
금속학적 구조에 따른 분류.
(1) Annealed
(2) 정규화
(3) 위상 변화 또는 부분적인 위상 변화가 없는 경우.
용도별 분류.
(1) 건설 및 엔지니어링 강재
(2) 구조용 강철
a. 기계 제조 철강
b. 스프링 스틸
c. 베어링 스틸
(3) 공구강
(4) 특수 성능 강철
(5) 전용 강철
교량, 선박, 보일러, 압력 용기, 농기계 등에 사용되는 철강 등.
포괄적인 분류
(1) 일반 강철
a. 탄소 구조용 강철.
b. 저합금 구조용 강철.
c. 특정 목적을 위한 일반 구조용 강철.
(2) 고급 강철(고급 강철 포함)
a. 구조용 강철
b. 공구강
c. 특수 성능 강철
제련 방법에 따른 분류.
(1) 용광로 유형별 분류
a. 오픈 하스 스틸
b. 변환기 강철
또는
c. 아크 용광로 강철
(2) 탈산 정도에 따른 분류 및 티밍 시스템.
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MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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