탄소강(Carbon steel)

1. 탄 소 강(Carbon steel)

[1] 철과 강의 분류

(1) 순철 : 대체로 탄소가 0.0218% 이하여서 열처리로써 임의로 단단히 할 수 없는 철.

(2) 강 : 적열 상태에서는 가단성을 가져, 이것을 서냉하면 연하게 되고, 급랭하면 단단해지는 것(탄소함량 2.11% 이하의 철－탄소계 합금)

(3) 주철 : 용융상태에서 주조할 수 있고 메짐이 커서 단련이 안 된다.(탄소함량이 2.11%이상의 철－탄소계 합금)

∙탄소 함유량에 따라 철강을 분류하면

　(1) 강 철

① 아공석강 : 0.02～0.77%C(α고용체＋펄라이트)

② 공석강 : 0.77%C(α고용체＋Fe3C＝펄라이트)

③ 과공석강 : 0.77～2.11%C(펄라이트＋Fe3C)

　(2) 선 철

① 아공정 주철 : 2.11～4.3%C(γ고용체＋레데뷰라이트)

② 공정 주철 : 4.3%C(γ고용체＋Fe3C＝레데뷰라이트)

③ 과공정 주철 : 4.3～6.68%C(레데뷰라이트＋Fe3C)

 

[2] 철과 강의 제조

(1) 선철 제조

철광석을 석회석 코크스 등의 일정한 비율로 용광로에 장입하고 열풍로에서 미리 가열된 고온 고압의 공기를 불어넣어 연소시키면서 환원되어 제조한 철.

탄소의 함유량은 2.11～4.3%C 함유하고 있다. 재질이 취약해서 단조할 수 없고, 강보다 용융점이 낮고 유동성이 양호해서 주물용에 적당하다.

(2) 제강법

① 평로 제강법 : 가스 또는 중유를 원료로 하여 직사각형의 평로에 선철과 스크랩의 배합물을 넣어 예열된 중유(가스)와 공기를 보내어 용해시켜 불순물을 제거하는 방법이며 대량의 제강에 가장 적합하다.

                ㉮ 산 성 법 : 로상이 산성 내화 재료를 사용한다.

                             제품값이 비싸나 품질이 우수하다.

                ㉯ 염기성법 : 요즘 널리 쓰이는 방법으로, 염기성 내화 재료인 돌로 마이트나 마그네사이트를 쓴다. 설비비나 연료비가 많이 든다.

② 전로 제강법 : 용선을 베세머 전로라 불리는 가경식의 전조에 넣고 1.5～2.0기압의 공기 또는 산소를 불어넣어 용선 중의 탄소 및 규소 기타의 불순물을 산화 연소시켜 강철로 변화시킨다. 가스 흡수가 커서 재질이 좋지 못하나 제강 시간이 짧고 연속 조업이 가능하다.

③ 전기로 제강법 : 전기로에는 저항식, 유도식, 아크식 등이 있으며 열효율이 좋고 온도의 조절이 용이하다. 해로운 가스의 흡입이 적어 합금강 및 고합금강 제조에 적합하다.

(3) 강 괴(ingot)

① 림드강 : 평로 또는 전로에서 정련된 용강을 페로망간(Fe-Mn)으로 불완전 탈산 상태에서 주입하는 경우이며, 과잉 산소와 탄소가 반응하여 외부에 주상정이 생기고 내부는 많은 기포가 생기나 열간압연할 때 단접되며 규소 함량이 적어 용접이 용이한 강.

② 킬드강 : 노안에서 페로 실리콘(Fe-Si), 알루미늄 등의 강력한 탈산제를 가하여 불순물을 충분히 제거한 후 주괴형에 주입한 것이며 가스의 발생이 없어 조용히 응고하여 위쪽의 중앙 부분에 수축관이 생겨서 그 부분에 불순물이 모이므로 단조나 압연하기 전에 끊어낸다.

③ 세미 킬드강 : 강질이 킬드강과 림드강의 중간 정도로 한 것.

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