철, 강철, 무쇠의 차이점과 탄소량 및 주조의 특징에 대해서 알아보자

철, 강철, 무쇠의 차이점과 탄소량 및 주조의 특징에 대해서 알아보자 

 

철강 및 주철의 차이는 포함 된 탄소의 양입니다. 

모든 철과 탄소의 합금인 점은 공통으로 탄소의 양만 다릅니다.

탄소의 양이 바뀌면, 특히 철이 가진 힘의 성능 ('강도'와 '경도')가 바뀝니다.

 

소재	철	강철	무쇠
탄소의 양(%)	0.02% 미만	0.02% ~ 2.14%	2.14% 이상

탄소량이 많은 경우 재료의 경도가 높아집니다. 

 

경도가 높을수록 일정한도 이상으로 힘이 가해질 때

부러지기 쉽기 때문에 용도에 따라 적절한 소재를 선택해야 합니다.

 

 

철강 및 주철의 차이는 탄소량 

철의 탄소량은 약 0.02% 미만입니다.

일반적으로 탄소량이 많은 금속은 딱딱하게 굳어질수록

취성 때문에 철은 철강 · 주철보다 강도가 떨어집니다.

 

철은 산화하기 쉽고 가공도 어려우므로 제품으로 그대로 이용되는 것은 거의 없습니다.

기본적으로, 철은 탄소의 양을 0.02 ~ 2.1%로 늘리고 강도를 높여 '강철'로 활용합니다.

우리가 일상 생활에서 사용하고 있는 '철'은 대부분 정확하게는 '강철'입니다.

철 · 강철 · 무쇠는 탄소량이 많을수록 재료는 단단하고 강도가 높아집니다만,

끈기를 나타내는 '인성'에 대해서는 성능이 떨어집니다.

 

인성이 높을수록 재료는 부러지기 어렵습니다.

강철은 철에 비해 탄소량이 적기 때문에, 경도는 떨어지지만 인성이 우수합니다.

무쇠보다 두께가 얇아도 쉽게 깨지지 않는 것이 특징입니다.

 

강철 프라이팬	무쇠 프라이팬
인성이 뛰어남 얇게 성형이 가능함 가벼움	인성이 부족함 무거움 표면이 거친 경우가 있음

예를 들어, 가정에서 사용하는 프라이팬은 프레스 가공으로 만든 철강이나,

무쇠가 있습니다.

 

프레스 가공으로 만든 강철은 무쇠에 비해 인성이 우수하기 때문에

얇게 성형이 가능하며 그만큼 무게도 가벼워집니다.

 

한편, 무쇠는 인성이 부족하기 때문에 갈라지지 않게 두께를 두껍게 해야하며, 그만큼 무게도 무거워집니다.

 

 

무쇠 와 철의 제법 차이를 구별하는 방법

 

(1) 공정의 차이

무쇠와 철의 차이는 탄소의 양뿐만 아니라 제법에 있습니다.

무쇠는 강철 / 철 스크랩 반환재 등의 재료를 '큐폴라'라는 용해로 등에 녹임으로 만들어집니다.

강철은 코크스와 철광석을 용광로에서 녹여 만드는 것으로, 철을 만드는데도 필요한 재료입니다.

녹인 철은 주형에 흘려 넣어 차게 굳혀 제품화됩니다.

 

철은 무쇠에 산소와 석회를 첨가하여 유황과 인 등의 불순물을 제거하고

산소를 첨가하여 탄소를 저감시킴으로써 만들어집니다.

 

이를 제거하는 과정에서 녹인 철은 압연하기 쉬운 강편(슬라브 빔 블랭크 블룸)으로 생성됩니다.

강편에서 압연이나 단조가 된 강관 · 형강 · 강판이 만들어져 시장에 팔립니다.

압연 · 단조가 아닌 주물로 만들어진 강철을 '철강'이라고합니다.

 

무쇠 제품 및 철 제품은 성형의 방법으로 알 수 있습니다. 

무쇠 제품은 녹인 금속을 주형에 넣은 후 냉장 -> 응고 -> 성형하고 있습니다.

철 제품은 단조 절삭 · 용접에 의해 성형하고 있습니다.

무쇠는 주형에서 분리하여 표면을 가공하지 않은 '주조 해방'한 것이라

표면의 마무리가 거친 경우가 있습니다.

 

 

(2) 두께의 차이

철 및 무쇠는 두께에 큰 차이가 있습니다.

철은 탄소량이 적고 끈기가 있기 때문에 얇은 모양을 만들 수 있습니다.

무쇠는 인성이 부족한 것외 주형 속에 녹아있는 금속을 충전해야 하므로 아무래도 두께가 필요합니다.

두께가 얇고, 주형에 녹은 금속이 방향과 맞지 않는다면 성형 불량을 일으켜 버립니다.

 

(1) SS 재료

SS 재료는 JIS 규격에 따르면, SS330 · 400 · 490 · 540의 4 종류가 규정되어 있습니다.

화학 성분은 인과 황의 함유량이 0.05% 이내로 정해져 있습니다만,

SS540 만 탄소가 0.3 % 이하, 망간 1.6 % 이하라는 조건도 추가됩니다.

SS 뒤에 붙는 숫자는 최저 보장되는 인장 강도를 나타냅니다. 

SS400를 예로 들면, 인장 강도가 400 ~ 510N / mm2입니다.

SS 재료 중에서도 SS400은 평강 · 봉강 · 형강 등으로 많이 유통되고 있으며, 가격도 저렴한 것이 특징입니다.

 

 

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(2) 탄소강 강재 SC 계 (SC 재)

탄소강 강재 SC 계는 '기계 구조용 탄소 강재'라고하며, 일반적으로 "SC 재 '라고도 합니다.

SC 재료는 JIS 규격에서 20개 이상의 종류가 있지만 가장 많이 사용되는 소재는 "S45C '입니다.

 

S와 C 사이에 들어가는 2 자리 숫자는 탄소 함량을 나타냅니다.

S45C는 0.45 % 내외의 탄소를 포함한다는 의미입니다.

SC 재료는 SS 재료에 비해 경도와 강도가 높습니다.

 

가공성과 용접성에도 뛰어난만큼 가격도 높습니다.

SS 재와 SC 재료의 선택으로 경도와 강도 등을 요구하는 경우

SC 재료 비용을 억제하려면 SS 재료를 선택하는 것을 추천합니다.

 

 

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[ 이 기사는 일본 기사를 번역한 것입니다. ]

 

출처 - mitsu-ri.net/articles/iron-casting-differences

 

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