기계 설계 산업 기사 철강재료

순철의 성질

- 철강 중 C 0.02% 이하. 자기투자율 높고 강 자성체.
- A_2 변태점 : 순철의 자기변태점 (또는 큐리점) (이 위로 자기적 성질을 잃으며, 이 아래로 강 자성체임.)
- A_3 변태점 : 순철의 동소변태 [페라이트(체심 입방격자) → 오스테나이트(면심 입방격자)]
- A_4 변태점 : 순철의 동소변태 [오스테나이트(면심 입방격자) → 델타철 (체심 입방격자)]
 
 

Fe3C(시멘타이트)

-A_0 변태점 : 시멘타이트의 자기변태점
-A_1 변태점 : 순철에는 없고 강에서만 존재하는 변태점(오스테나이트 → 펄라이트)
-A_2 변태점 : 순철의 자기 변태점 (또는 큐리점) (이 위로 자기적 성질을 잃는다)
-A_3 변태점 : 순철의 동소변태 (페라이트 → 오스테나이트)
-A_4 변태점 : 순철의 동소변태 (오스테나이트 → 페라이트 (델타철) )
 
정출 : 액상에서 고체상이 생기는 것.
석출 : 고체상에서 고체상이 생기는 것
 

공석 반응

- 하나의 오스테나이트 철이 냉각에 의해 결정 구조가 다른 2종의 새로운 고체상 (a-Fe + Fe3C) 로 석출됨을 의미함.
- 공석점 = C 0.77%, 723'C
 

공정 반응

- 하나의 융용철에서 냉각에 의해 결정 구조가 다른 2종의 새로운 고체상 (오스테나이트 + Fe3C) 로 정출됨을 의미함.
- 공정점 = C 4.3%, 1130'C
 

포정 반응

- 용융철과 델타철이 냉각함에 따라 오스테나이트로 정출되는 가역적 반응을 말함.
- 포정점 = C 0.17%, 1495'C
 
아공석 강 : 페라이트 + 펄라이트 (C0.02~0.77%)
공석 강 : 펄라이트 (C 0.77 %) → 공석점, 페라이트와 시멘타이트의 층상조직.
과공석 강 : 펄라이트 + 시멘타이트 (C0.77~2.14%)
 

합금의 영향

탄소강에서 탄소량 증가 시 : 전기저항은 증가하며, 비중/열팽창계수/열전도도 감소한다.
- Mn 영향 : 탈산, 탈황, 주조성(경화능), 강화, 경화
- Si 영향 : 탈산, 강도 증가, 주조성(경화능), 내열성, 자기성
- P의 영향 : 인이 강의 입자를 조대화 시켜 경화 시키지만, 상온에서 현저히 취성으로 변한다. 
- S의 영향 : 불순물. 적열취성(황화철, 산화철 시 고온에 취성 보임) 의 원인이므로, Mn 을 첨가하여 황화망간의 형성을 유도하여 이를 방지해야 함.
- Mo 의 영향 : 인성을 기대한 뜨임 후 취성이 보인다면 몰리브덴을 첨가 (뜨임 메짐성 방지)
- Ti의 영향 : 결석 방지로 결정립 미세화, 탄화물 생성
-H_2 의 영향 : 강을 여리게하고, 산-알칼리에 약하며 헤어크랙과 흰점의 영향임.
 
청열 취성
- 강은 온도가 높아지면 전연성이 커지나, 200~300C 에서 취성을 보임.
 
합금강
- 고 망간강(hadfield,해드필드) : 오스테나이트 조직으로 가공 경화속도 매우 빠름. 구조용 합금
- STS304(AISI304): 오스테나이트 조직인 스테인리스 강으로, Cr18% - Ni8% 로 18-8 스테인리스 로도 불린다. (상자성)
- 인바 : Fe-Ni36% 로 열팽창계수가 작은 불변강이다.
- 엘린바 : Fe-Ni- Cr, 인바에 Cr 첨가로 탄성계수와 열팽창계수가 불변임.
- 코엘린바 : Fe-Ni-Cr-Co : 엘린바에 코발트 첨가
- 플래티나이트 : Fe-Ni46% 로 팽창계수 작아 백금선 대용으로 쓰임.
- 스프링강(SPS) : 높은 강도와 내피로성 및 적당한 인성을 가져야 함. (소르바이트)
 
 

주철

주철 : C2.5~4.5% 함유
- 레데뷰라이트 : 공정점에 해당하는 탄소량(4.3%) 일때 공정주철에 해당함.
- 아공정 주철 : 오스테나이트 + 레데뷰라이트
- 과공정 주철 : 레데뷰라이트 + 시멘타이트
 
흑연화 촉진원소 : Si, C
흑연화 방해원소 : Mn, Ni, Cr, Mo, V
 
보통주철(회주철) : 펄라이트 함유하며 가격 쌈. 절삭성 높고 내마모성 우수함. 감쇠능(진동에너지 →열에너지 변환능력) 이 뛰어나 공작기계의 베드로 사용
미하나이트 주철 : Si(실리콘) 등을 첨가하여 조직을 균일하고 미세화 시킨 고급주철
칠드 주철(냉강 주물) : 금형에 주조 시 표면은 급냉하여 단단한 백주철이 되고, 내부는 연한 회주철이 되는 주물
가단 주철 : 백주철을 풀림 하여 시멘타이트를 분해하고 연성을 높임.
구상 흑연 주철 : 편상 흑연을 구상흑연으로 개선함. 내마멸성, 내식성, 내열성이 뛰어나 크랭크 축 등 쓰임.
킬드 강 : 페로실리콘이나 알루미늄, 페로망간 등으로 완전히 탈산시킨강 
주철의 접종(inoculation) : 칠화방지