철과 강철의 차이 강도·무게·경도에 대해서 알아보자

철과 강철의 차이 강도·무게·경도에 대해서 알아보자

철이나 강철의 차이는 탄소의 포함량입니다.

포함되는 탄소 양에 의해서, 경직성과 강도, 인성 등 

다양한 특성이 변화하므로 특성에 맞게 구사할 필요가 있습니다.

철과 강철의 차이

철과 강철의 차이를 나누는 것은

포함되는 탄소(C)의 양에 따라서 입니다.

 

함유 탄소량
철	강철
0.02%미만	0.02%～2%

철과 강철은 모두 철광석에서 만들어지고

철(Fe)와 탄소(C)로 이루어져 있습니다.

 

탄소의 양이 많으면 많을수록 딱딱하고 강한 성질을 내는 경향이 있습니다.

 

지극히 순도 높은 쇠는 산화(이온화) 하기 쉬우니 공업 제품에는 사용할 수 없습니다.

가공도 어렵고 유연성이 없으므로 일반적으로 쇠가 그대로 사용되지 않습니다.

강철은 철에 의한 강도를 갖도록 의도적으로 탄소 양을 늘린 합금입니다.

 

우리가 평소 생활에서 언급하는"쇠"는 "강철"을 가리키고 있습니다.

강철은 철보다 강도와 인성이라 불리며 끈기가 뛰어납니다.

 

가공도 하기 쉬우므로 일반적으로 이용되는 합금입니다.

 

철의 특징 

순수(100%)인 철(Fe)는 사실 대부분의 사람은 본 적이 없습니다.

 

순수한 쇠는 우리가 아는 회색 같은 색깔이 아니라 흰 광택을 가지고 있습니다.

 

그러나 순수한 철은 산화(이온화)하기 쉬운 경향이 있어

여린 그 모습을 유지하기 어렵습니다.

 

철광석도 이 특징을 갖고 있기 때문에 붉은 녹.

같은 적갈색으로 바랜 빛깔을 하고 있습니다.

반대로 이온화(산화) 하기 어려운 금 은 플라티나라고 하는 금속은 "귀금속"이라고 부릅니다.

 

이온화하기 어려운 귀금속은 색이 아름다운 가공하기 쉽다는 특성을 가지고 있지만

동시에 다른 금속과 섞어 화합물을 만들기에는 맞지 않습니다.

쇠에 언급한 때"쇠 냄새"나 "금속 냄새"등으로 표현할 수 있지만

 실제로는 쇠 그 자체에 냄새는 없습니다.

 

우리가 "쇠 냄새"라고 느끼는 냄새는 철과 

인간의 땀과 피지가 반응하고 쇠가 산화되면서 나온 냄새입니다.

순수(100%)인 쇠는 산화되기 쉬우므로

가공에도 적합하지 않습니다.

 

그러나 이것이 99.9999%가 되면 딱딱한 강하고 유연한 성질을 갖게 됩니다.

이런 성질은 "소성"또는"가소성"으로 불리며 가공하기 쉬운 특성이기도 합니다.

 

99.9999%가 된 철에는 이 높은 가소성이 있었기 때문에

세계에서 금속 가공에 이용되도록 되었습니다.

강철의 특징

강철은 철을 0.02%~2%정도의 탄소를 섞은 합금입니다.

 

우리가 평소 생활에서 친하게 지내고 있는"쇠"는

강철을 가리키고 있습니다.

 

또 강철은 "탄소강"라고 불리기도 합니다.

탄소 양이 늘어날수록 철은 강하게 굳어 갑니다.

 

그러나 동시에 인성으로 불리는 뚝심과 부드러움을 잃어버리게 됩니다.

 

탄소 양이 너무 늘면 강한 딱딱하기는 하지만

강도의 한계를 넘어서면 부러지기 쉽습니다.

 

"인성이 높다"라는 것은 부러지기 어려운 상태입니다.

 

강인하여 가공하기 쉬운 강철이지만 비싼 경도와 부드러움을 동시에 얻을 수 는 없습니다.

목적에 맞추어, 경도와 인성의 균형을 결정하는 것이 필요합니다.

탄소 함유량이 0.02%~0.30%이하의 미량인 강철은

연강이나 저탄소 철강이라고 부릅니다.

 

연강이나 저탄소 철강은 건축 자재나 수도관에 이용됩니다.

 

강철은 그 자체가 합금이지만 더 합금 원소를 추가하는 것으로

다른 합금을 만들어 낼 수 있습니다.

 

합금 강철 속에서 합금 원소가 5%이하의 것은 저 합금 강이라고 부릅니다.

 

저 합금 강철은 차량 차체, 철도의 레일,

다리에 이용되는 공학 플레이트 파이프 등으로 사용됩니다.

 

철의 종류 "SS제"와 "탄소강 강재 S-C계"의 차이

"SS제"와 "탄소강 강재 S-C계"는 철강 재료(강재)로서 두루 사용되고 있습니다.

"SS제"와 "탄소강 강재 S-C계"의 차이는 JIS(일본 공업)규격의 규정 차이입니다.

 

SS재와 탄소강 강재 S-C계의 차이
SS제	탄소강 강재 S-C계
성장 등에 대한 "강도"에 의해서 규정	"탄소 함유량"에 의해서 규정
" 잡과 집요함"에 초점을 맞춘 철강 재료	"경도 강도"에 초점을 맞춘 철강 재료

 

 

예를 들면 스포츠 경기에서 "체중별"이라는 식으로

선수의 체중에 의해서 계급을 규정합니다.

 

체중이 같다면 신장 차이가 고려되지 않습니다.

 

같은 사고 방식에서 철강에 대해서도 "강도"로 규정하거나

"탄소 함유량"에서 규정하느냐에 의해서 종류가 나뉩니다.

 

"강도"로 규정된 SS제는 탄소 함유량에 대해서는 고려하지 않습니다.

 

그러나 탄소 함유량이 많으면 강도도 늘어나고

자연스럽게 "강도"가 정해지면 탄소 함유량도 높아집니다.

한편,"탄소 함유량"에서 규정된 탄소강 강재 S-C계는 

"끈기의 강도"가 아니라 탄소 함유량에 의한 "경도 강도"에 초점을 맞추고 규정한 것입니다.

 

SS제

SS(Steel Structure)자재는 공식적으로는 일반 구조용 압연 강재로서

SS400은 가장 널리 유통되고 있습니다.

"SS○ ○"의 "○ ○"에 해당하는 숫자는 잡는 강함(N/mm2)의 하한을 나타내고 있습니다.

SS400의 경우라면 400~510N/mm2입니다.

Structure(구조)의 머리 글자를 딴 SS제는 구조용으로 이용됩니다만,

범용성의 높이에서 여러 분야에서 사용되고 있습니다.

 

특히 SS400은 비교적 염가로 있는 것부터 판재·봉재의 형상에서

많이 유통되고 있어서 입수도 쉽습니다.

 

탄소 함유량은 약 0.15%~02%가량이고, 연강(저탄 소강)에 해당합니다.

SS제는 성분 규격이 아닌 용접 부재에는 어울리지 않습니다.

판두께가 두터우면 더 용접성이 나빠지므로 SM제 등의 용접용 강재를 이용하게 됩니다.

탄소강 강재 S-C계

탄소강 강재 S-C계는 정식으로는 "기계 구조용 탄소강 강재"에서

"SC제"라고 불리는 일도 있습니다.

 

SC(Steel Carbon)재료로 가장 일반적인 것은 S45C입니다.

 

"S○ ○ C"의 "○ ○"에 해당하는 숫자는 탄소 함유량을 나타내고 있습니다.

S45C의 경우는 0.45%안팎의 탄소(Carbon)를 포함하고 있다는 의미입니다.

"탄소 함유량"에서 규정한 SC제는 "경도 강도"에 초점을 맞추고 있습니다.

SS제 대표적 존재의 SS400과 S45C를 비교하면 

S45C들이 경도·강도가 함께 높습니다.

 

가격에 대해서도 S45C가 SS400에 비하여 높고 품질도 높아

핵심 부품 및 정밀 기계 부품에 이용되고 있습니다.

SC제는 탄소 함유량과 같은 성분이 규정되어 있으며, 

가공성과 용접성이 함께 좋은 것도 특징입니다.

 

열 처리하기 쉽고 사용하는 측에게는 SS제보다 자유도가 높은 장점이 있습니다.

그러나 비용을 고려하면 열 처리가 필요하지 않으면 

일부러 SC재를 사용하지 않고 더 싼 재료를 선택하게 됩니다.
 

SS재와 탄소강 강재 S-C계의 용도와 사용
SS재와 탄소강 강재 S-C계(SC제)는 각각 필요한 장면으로 구분하여 사용되고 있습니다.

SS재의 용도

SS제는 "Steel Structure"의 약자로 "구조용"입니다.

범용성이 높아, 빌딩이나 다리와 같은 토목 건축물 뿐 아니라

자동차 등의 공업 제품에도 이용되고 있습니다.

건축에서도 많이 사용된다 SS제는 "인장 강도"에 규정된 탄성의 면에서는 

뛰어난 특성을 가지고 있습니다.

 

다만 SC재처럼 "경도·강도"에 규정되지 않은 만큼,

 SS제는 건축 주요 부재에는 쓰지 않습니다.

예를 들어 대들보 같은 주요 부재(대들보 등)에는 

SS제보다 경도·강도가 뛰어난 강재가 이용됩니다.

 

이 경우 SS제는 탄성이 요구되는 주요 부재의 다음으로 

중요한 이차 구조 부대에 이용되고 있습니다.

 

탄소강 강재 S-C계(SC재)의 용도

탄소강 강재 S-C계(SC재)은 "기계 구조용 탄소강 강재"인

기계의 부품과 부재 등에 사용됩니다.

 

SC제는 경도·강도가 뛰어난 데다 더 열 처리에서 가공할 수 있는 장점이 있습니다.

 

용접 및 열 처리에 적합하지 않은 SS제보다

SC제는 경도·강도가 요구되고, 열 처리가 필요한 장면에서 선택됩니다.

다만 SC제는 SS제에 비해서 가격이 높아집니다.

SC재를 이용하는 경우, 범용성 높은 SS수지가 어려워하는 장면에서 

사용하면 비용 면에서 합리적입니다.

이상과 같이, 경도·강도가 요구되는 핵심 부품과 부재에는 SC재, 

그 이외에는 범용성과 코스트 퍼포먼스가 뛰어난 SS재와 구분할 수 있습니다.

Q1. 철과 강철의 차이점을 가르쳐주세요.

포함되는 탄소 양이 다릅니다.

쇠는 0.02%미만, 강철은 0.02~2%입니다.

철이 강도를 갖기 위해서 탄소 양을 늘린 합금이 "강철"입니다.

강철은 강도와 인성이 뛰어납니다.

Q2.SS재와 SC재의 차이점을 가르쳐주세요.

JIS규격의 규정 방법이 다릅니다.

SS제는 "강도"에 의해서 규정된 것, SC제는 "탄소 함유량"에 의해서 규정된 것입니다.

Q3.SS재와 SC제 쓰는 방법을 가르쳐 주세요.

SC제는 SS제에 비해서 가격이 비쌉니다.

경도·강도가 요구되는 핵심 부품과 부재에는 SC재,

그 이외에는 범용성과 코스트 퍼포먼스가 뛰어난 SS재로 사용하는 것이 많습니다.

 

 

 

2022.06.03 - 열처리 경화 깊이의 종류와 측정 방법에 대해서 알아보자

2022.07.01 - 진공 침탄 열처리의 원리, 장단점, 경화 깊이, 적합한 재질은?

2022.10.11 - 기계 요소의 기본인 액츄에이터 센서의 기능에 대하여

기계 요소의 기본인 액츄에이터 센서의 기능에 대하여

2022.07.05 - 강철의 성질을 바꾸는 열 처리란 구조와 종류에 대해서 철저 해설!

 

-