일반적인 강철 합금 등급 유형별 분류

강철 합금 등급

강철 강철은 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 소재 중 하나입니다. 건물, 도구, 차량 등 일상생활 곳곳에서 찾아볼 수 있습니다. 대부분의 사람들은 강철이 단순히 철과 탄소로만 이루어져 있다고 생각하지만, 현대의 강철은 그보다 훨씬 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 오늘날의 강철은 강도, 유연성, 내구성을 향상시키기 위해 다른 원소들을 정밀하게 조합하여 만들어집니다.

강철은 일정한 조성으로 이루어져 있다고 생각할 수 있지만, 실제로는 제조 방식에 따라 달라집니다. 탄소 함량을 조절하거나 크롬이나 망간 같은 합금을 첨가하면 강철의 특성이 변합니다. 이러한 변화를 통해 강철을 더 단단하게, 더 연성 있게, 또는 더 부식에 강하게 만들 수 있습니다. 예를 들어, 강철과 금속 중에서 선택할 때 이러한 점을 고려해야 합니다. 4130 및 4140 강철의 경우, 각 유형이 강도와 인성을 어떻게 다르게 다루는지 아는 것이 도움이 됩니다. 스테인리스강도 마찬가지입니다. 316 및 316L. 둘은 매우 비슷해 보이지만 약간의 차이가 있습니다.. 그렇기 때문에 철강은 건설부터 항공우주까지 다양한 분야에서 활용됩니다.

강철은 한두 가지 종류밖에 없다고 생각하는 사람들이 많지만, 실제로는 3,500가지가 넘는 다양한 등급의 강철이 존재합니다. 각 등급은 고유한 산업적 용도를 가지고 있으며, 탄소 함량, 첨가된 합금 원소의 종류, 그리고 가공 방식을 통해 강철 등급을 구분할 수 있습니다.

이 글에서는 그 방법을 자세히 설명해 드리겠습니다. 강철 합금 등급 강철은 분류됩니다. 이 과정에서는 네 가지 주요 강철 유형, 강철 등급의 역할, 그리고 열처리가 성능을 향상시키는 방법에 대해 알아봅니다.

알아두면 유용한 4가지 일반적인 강철 합금 등급

일반적으로 강철에는 네 가지 유형이 있습니다. 각 유형은 고유한 특성을 가지고 있으며 모든 산업 분야에서 사용됩니다. 탄소강, 합금강, 스테인리스강 및 공구강. 각각은 어떻게 다른가요? 자세히 살펴보겠습니다.

강철은 중장비 건설 및 수술 도구에 사용될 수 있으며, 빠르게 변형됩니다. 모든 종류는 특정 사업 요구 사항을 충족하도록 제작됩니다. 이러한 점을 알면 어떤 작업에도 적합한 등급을 선택할 수 있습니다.

탄소강

탄소강 가공 부품

탄소강 주로 철과 탄소(최대 2.1%)로 구성되며, 소량의 망간, 규소 및 기타 잔류 원소를 포함합니다. 대략 90% 오늘날 생산되는 강철은 이러한 범주에 속합니다. 제조 과정이 까다롭지 않고, 많은 사람들이 접근할 수 있으며, 가격도 그리 비싸지 않기 때문입니다. 건물, 석유 및 가스 파이프라인, 자동차 차체 등에서 흔히 볼 수 있습니다.

탄소 함량에 따라 세 가지 종류로 나뉩니다. 연강은 저탄소강이라고도 하며 탄소 함량이 최대 0.3%입니다. 연성이 뛰어나 용접과 굽힘 가공에 적합합니다. 구조물, 판재, 가구 프레임 등을 만드는 데 사용됩니다.

중탄소강은 다음 사이에 포함됩니다. 0.3 %와 0.6 % 고탄소강은 탄소 함량이 0.6% 이상이기 때문에 매우 강인합니다. 하지만 단검이나 스프링처럼 유연하지는 않습니다.

게다가 생산이 용이하고 비용도 저렴합니다. 따라서 대규모 건설 프로젝트에서 주요 자재로 사용됩니다. 연강과 고탄소강 사이에는 중요하고 명확한 차이점이 있습니다. (더 자세한 내용은 다음을 참조하세요) 합금강 vs 탄소강)

합금강

합금강 막대

합금강은 탄소강에 크롬, 니켈, 구리 또는 알루미늄과 같은 추가 원소를 첨가하여 만들어집니다. 이러한 첨가물은 강철이 늘어나거나 마모될 때의 거동을 변화시킵니다. 합금을 통해 보호성, 유연성 및 강도가 향상됩니다.

합금강은 고성능 부품에 가장 적합합니다. 제조업체들은 항공우주 산업, 해양 석유 시추 현장, 그리고 잦은 교체가 필요한 모든 제품에 합금강을 사용합니다. 용도에 따라 다양한 등급의 합금강이 있습니다. 

합금강은 탄소강으로는 수행하기 어려운 작업 환경을 위해 만들어졌습니다. 고온, 저온, 강한 힘이 가해지는 상황 등 다양한 용도에 적합합니다. 합금강은 뛰어난 내구성으로 유명합니다.

스테인리스 강

스테인리스 파이프

강철은 혹독한 날씨를 견딜 수 있어야 합니다. 이러한 점에서 스테인리스강은 믿을 수 있는 소재입니다. 스테인리스강은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 10~20% 크롬 티타늄은 구성 성분 내에 니켈과 실리콘이 함유되어 있어 부식에 강합니다.

스테인리스강은 내식성이 매우 뛰어나다는 점에서 다른 강철보다 우수합니다. 따라서 옥외 환경에서 뛰어난 성능을 발휘하며, 주로 교량, 난간, 지붕 등에 사용됩니다. 염분이 있는 공기나 비에도 부식되지 않습니다.

304 스테인리스강은 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 극한 환경으로부터 배선 및 부품을 보호하는 데 적합하며, 이러한 특성 덕분에 많은 전기 장치에 사용됩니다.

스테인리스강을 사용하는 주된 이유는 단순히 내후성 때문만은 아닙니다. 수술 도구와 병원 장비는 스테인리스강으로 만들어집니다. 세척이 용이하고 세균이 번식하기 어려운 환경이기 때문입니다. 이러한 이유로 많은 식품, 제약, 의료 회사들이 스테인리스강을 선택하고 있습니다.

공구강

공구강 가공 부품

공구강 공구강은 절삭 공구, 펀치, 다이 제작과 같은 까다로운 작업에 사용됩니다. 톱, 연삭기, 프레스와 같은 공구에서 광택이 나타납니다. 공구강은 고온에서 변형될 수 있으며, 고온 작업용 등급(예: H13)은 약 540°C(1000°F)까지 변형에 저항하지만, 무한정은 아닙니다. 이는 철과 같은 금속 원소를 첨가하기 때문입니다. 텅스텐, 코발트, 몰리브덴.

공구강은 다른 금속을 빠르게 마모시키는 마모에도 잘 견딥니다. 강하고 내구성이 뛰어나며 날카로운 날을 오랫동안 유지합니다. 수공구, 금형, 드릴 비트와 같은 절삭 공구에 사용되며, 공장에서 매일 이루어지는 정밀 작업에도 필수적입니다.

일반적인 압력이나 응력에도 공구강은 쉽게 파손되지 않습니다. 움푹 패이거나, 균열이 생기거나, 모양이 변형되지도 않습니다. 이러한 특성 때문에 공구강은 중공업 및 제조업 전반에서 안심하고 사용됩니다.

참조 : 합금강 vs 스테인리스강

 

강철 등급 시스템

강철 합금 등급 분류

강철 등급 시스템은 강철을 종류별로 분류할 수 있게 해줍니다. 사람들은 강철을 용도에 따라 분류하기도 합니다. 강철을 특정 방식으로 냉각하면 강도가 달라질 수 있습니다. 따라서 같은 합금으로 만들어진 두 개의 강판이라도 열처리 방식에 따라 등급이 달라질 수 있습니다.

ASTM 시스템에서는 여러 요소의 조합을 사용하여 등급을 식별합니다. 문자와 숫자. ASTM에서 'A' 접두사는 철 재료를 나타내고, 'SA'는 항공우주 분야에 사용되는 스테인리스강/합금강을 나타냅니다.. 모든 금속에는 그 특성을 나타내는 숫자가 있습니다. 이 때문에 다양한 용도에 맞는 적절한 강철을 선택하기가 더 쉬워집니다.

A 4 자리 코드 대신에 사용됩니다. SAE 시스템. 앞의 두 숫자는 사용된 합금의 종류를 나타냅니다. 뒤의 두 자리는 탄소 함량을 1/100% 단위로 나타냅니다(예: 4140 = 0.40% C). 이를 통해 강철의 가공성을 즉시 알 수 있습니다.

이러한 등급 시스템은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 과학, 공학, 제조 분야 종사자들은 매일 이러한 등급 시스템을 활용합니다. 표준을 통해 재료의 구성 성분을 균일하고 명확하게 유지할 수 있습니다. 또한 강철을 어떻게 가공하거나 적용해야 하는지도 명확하게 제시합니다. 더 읽어보기:철강 제조

강철 열처리 방법의 종류

열을 가하면 강철의 성질이 변합니다. 다양한 방법을 통해 금속의 경도, 연성, 인성을 향상시킬 수 있습니다. 다음은 가장 중요한 열처리 방법입니다.

구상화

탄소강을 가열하면 1290 ° F (699 ° C) 을 통한 30 시간 구상화 공정은 강철을 부드럽게 만들어주는 과정입니다. 원래 층상으로 존재하던 시멘타이트가 미세한 구형으로 변합니다. 이 과정에서 강철은 가장 부드러워지고 성형성이 향상됩니다. 구상화 공정은 가공성과 성형성을 개선하는 데 자주 사용됩니다. 특히 연강의 경우 구상화 공정을 통해 성능이 가장 크게 향상됩니다.

완전 어닐링

완전 어닐링

어닐링이란 탄소강을 임계 온도에 매우 가까운 온도로 가열하는 것을 의미합니다. 한 시간 정도 가열한 후, 서서히 냉각시킵니다. 강철이 천천히 식으면서 거친 펄라이트 구조가 형성됩니다. 결과적으로 내부 응력의 영향을 받지 않는 유연한 강철을 얻게 됩니다.

공정 어닐링

강철 어닐링

어닐링 공정은 저탄소강의 냉간 가공으로 인해 발생한 응력을 제거하는 공정입니다. 이 공정은 금속을 가열하는 동안 약 1시간 동안 진행됩니다. 550~650°C(1022~1202°F), 하한 임계 온도 미만. 강철의 구조를 재배열하는 과정입니다. 강철을 냉각시키면 가공 및 성형이 더 쉬워집니다.

등온 어닐링

탄소강은 탄소 함량이 높습니다. 일반적으로 등온 어닐링재료를 가열 가능한 온도 이상으로 가열합니다. 그 온도를 유지하고, 하한 임계점까지 식힌 후 그 온도를 유지합니다. 굽기가 완료되면 실온까지 서서히 식힙니다. 이렇게 하면 케이크 전체의 온도와 구조가 일정하게 유지됩니다.

정규화

탄소강을 오스테나이트 상에서 1시간 동안 노멀라이징 처리합니다. 냉각은 공기 중에서 이루어지며, 이 과정을 통해 강재는 진주와 같은 미세한 결정립 구조를 갖게 됩니다. 이렇게 만들어진 강재는 전반적으로 강도가 높아 응력을 잘 견딜 수 있습니다.

담금질

강철 담금질

담금질은 강철을 노멀라이징 온도까지 가열한 후 급속 냉각하는 공정입니다. 물, 기름, 또는 염수를 사용하여 냉각할 수 있습니다. 이 공정을 통해 단단하면서도 쉽게 부러지는 마르텐사이트 구조가 생성됩니다. 오랜 시간 동안 사용해야 하는 많은 절삭 공구 및 부품이 이러한 강철로 만들어집니다. 담금질된 강철은 대부분 템퍼링 처리를 거칩니다.

담금질한 강철의 템퍼링

담금질 및 템퍼링 처리된 강철

담금질 처리는 담금질된 강철에 적절한 경도와 인성을 부여하는 공정입니다. 이 공정을 통해 강철을 더 낮은 임계 온도에서 재가열합니다. 담금질 온도는 150~650°C(300~1200°F) 범위이며, 낮은 온도에서는 경도가 유지되고 높은 온도에서는 인성이 향상됩니다. 담금질 처리를 하면 강철이 쉽게 부러지지 않고 강도가 높아집니다.

 

어떤 강종이 가장 좋을까요?

특정 등급의 강철이 항상 '최고'로 여겨지는 것은 아닙니다. 강철 가공 등급. 적절한 선택을 위해서는 다양한 요소를 고려해야 합니다. 예를 들어, 강철의 용도, 필요한 기계적 및 물리적 특성, 그리고 투자 규모 등이 있습니다.

일부 종류의 강철은 해당 분야에서 일반적으로 최고로 여겨집니다. 탄소강은 흔히 특정 등급을 사용합니다. A36, A529, A572, 1020, 1045, 그리고 4130일반적으로 최고급 합금강은 다음과 같습니다. 4140, 4150, 4340, 9310 및 52100스테인리스강 중에서 자주 언급되는 중요한 등급은 다음과 같습니다. 304, 316, 410 및 420최상급 공구강은 대개 다음과 같습니다. D2, H13, 그리고 M2.
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4140 합금강 가공 부품

4340 합금강 가공 부품

1018 대 4140 강철

최종 생각

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FAQ's

Q1. 합금강에는 어떤 등급이 있나요?

합금강은 4140, 4340, 8620, 1215, 6150 등급으로 나뉩니다. 이러한 등급은 구성 및 기계적 특성에 따라 구분되며 특정 산업 분야에 맞게 설계되었습니다.

Q2. 합금강의 네 가지 종류는 무엇입니까?

합금강은 크게 저합금강(합금원소 함량 8% 이하), 고합금강(합금원소 함량 8% 초과), 미량합금강(Nb/V/Ti 첨가), 초고강도강으로 분류됩니다.

Q3. 가장 강한 합금강은 무엇입니까?

마레이징강은 매우 높은 강도와 ​​인성을 지닌 가장 강한 합금강 중 하나로 알려져 있습니다. 300M강과 4340강과 같은 다른 고강도 강종들은 항공우주 및 방위산업 분야에서 흔히 사용됩니다.

Q4. 4140강은 일반적으로 어떤 용도로 사용되나요?

4140강은 기어, 샤프트, 공구 등 자동차 및 산업 부품에 널리 사용됩니다. 열처리 후 강도, 인성, 가공성이 균형 있게 나타납니다.

Q5. 12.9강철과 10.9강철 중 어느 것이 더 강합니까?

12.9 등급 강철은 10.9 등급보다 강도가 높습니다. 인장 강도가 더 높아(최대 1,220MPa) 중장비 및 구조용 체결 부품과 같은 고응력 환경에 더 적합합니다.