탄소강 개요 및 분류

탄소강의 분류

1. 탄소의 질량 백분율에 따른 분류: 저탄소강(C: 0.25% 이하), 중탄소강(C: 0.25% < C < 0.6%), 고탄소강(C: 0.6% 이상)

탄소 함량이 높을수록 경도와 강도는 증가하지만, 연성은 감소한다.

2. 강의 품질(주로 불순물인 황(S)과 인(P)의 함량)에 따른 분류: 일반 탄소강(S < 0.055%, P < 0.045%), 우등 탄소강(S < 0.040%, P < 0.040%), 특우등 탄소강(S < 0.030%, P < 0.035%)

3. 용도별 분류: 탄소 구조용 강재: 주로 다리, 선박, 건축 부재, 기계 부품 등에 사용됨. 탄소 공구용 강재: 주로 칼, 금형, 측정 도구 등에 사용됨.

탄소강의 등급 및 용도

보통 탄소 구조용 강재: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 등. 숫자는 최소 항복 강도를 나타냄. Q195, Q215, Q235은 우수한 연성과 가공성을 지녀 강판, 강봉, 강관 등으로 압연 가능. Q255, Q275은 형강, 강판 등으로 압연 가능.

고품질 탄소 구조용 강재: 강재 등급은 탄소의 평균 질량 백분율을 만분율(1/10,000)로 표시하며, 예를 들어 20#, 45# 등이 있음. 20#은 탄소 함량이 0.20%(20/10,000)임을 의미함.

주로 다양한 기계 부품 제조에 사용됨.

탄소 공구용 강재: 강재 등급은 탄소의 평균 질량 백분율로 표시하며, 앞에 T를 붙여 T9, T12 등으로 표기함. T9는 탄소 함량이 0.9%(천분율 9부분)임을 의미함.

주로 다양한 절삭 공구, 측정 도구, 금형 등 제조에 사용됨.

주조 강: 주조 강 등급은 숫자 앞에 ZG가 접두사로 붙으며, 숫자는 강재 내 평균 질량 분율을 나타내며(10,000분의 몇으로 표현됨). 예를 들어, ZG25는 탄소(C) 함량이 0.25%임을 의미한다.

용도: 주로 기어, 커플링 등과 같이 일정한 강도, 연성 및 인성을 요구하면서도 형상이 복잡한 부품 제조에 사용된다.

탄소강의 일반적인 열처리

어닐링(소둔)

강재를 적정 온도까지 가열한 후 일정 시간 동안 보온하고, 이후로 천천히 냉각(용광로 냉각)하여 조직의 평형 상태에 근접한 열처리 공정이다.

완전 소둔, 등온 소둔, 구상화 소둔, 확산 소둔, 응력 제거 소둔

노말라이징(정화)

열처리 공정으로, 강재 부품을 AC3 및 Acm 온도보다 30–50℃ 높은 온도까지 가열한 후 적정 시간 동안 보온한 다음 공기 중에서 냉각하여 펄라이트 유사 조직을 얻는다.

퀜칭(담금질)

강 부품을 오스테나이트화 온도까지 가열한 후 급속 냉각시켜 조직을 마르텐사이트로 전변시키는 열처리 공정이다. 생성된 마르텐사이트의 형태는 강의 조성, 초기 오스테나이트 결정립 크기 및 형성 조건과 밀접한 관련이 있다. 오스테나이트 결정립이 작을수록 마르텐사이트는 더 미세해진다.

담금질 후 열처리

강 부품을 담금질한 후 내부 응력을 제거하고 요구되는 특성을 얻기 위해 AC1 이하의 특정 온도까지 가열하여 일정 시간 동안 보온한 후 상온으로 냉각하는 과정이다.

합금강

탄소강에 하나 이상의 합금 원소를 첨가하여 제조한 강을 합금강이라 한다.

합금강 분류

함유된 합금 원소의 함량에 따라: 저합금강(총 질량 분율 5% 미만), 중합금강(총 질량 분율 5%–10%), 고합금강(총 질량 분율 10% 초과)

주요 합금 원소의 종류에 따라: 크롬강, 크롬-니켈강, 강, 실리콘-망간강 등

용도에 따라: 구조용 강재, 공구용 강재, 특수 성능 강재

스테인리스강

대기 중 및 일반적인 부식성 매체에서 높은 내부식성을 갖는 강재의 일종

용도: 다양한 부식성 매체에서 작동하며 높은 내부식성을 요구하는 부품 또는 구조 부재 제조에 주로 사용됨. 석유, 화학 산업, 원자력, 해양 개발, 국방 및 일부 첨단 과학기술 분야에서 광범위하게 사용됨