탄소와 결합해 강도와 파괴 인성을 높인 철 합금. 기타 원소 첨가 가능. 철은 강철의 모재로서 핵심 역할. 고강도·저비용으로 건축, 인프라, 도구, 선박, 열차, 자동차, 기계, 가전, 무기, 로켓 등 전방위 소재. 수천 년 전 블룸로로로 시작해 17세기 고로 도입으로 도가니 강철 생산되며 산업적 이용 본격화.
강철의 기계적 물성이 마모·마찰 심한 용도에서 수명과 효율을 결정. 강종별 고유 물성이 성능 좌우. 내마모 강종 선정 시 이 물성 이해 필수.
절삭·형상 가공 시 재료 선택 기준. 경화 시 공구 수명 단축·부품비 상승. 탄소 함량이 가공성에 큰 영향. 고탄소강은 강도 높고 카바이드 함유로 공구 부식시켜 가공 난이도 높음. 저탄소강은 연해 공구에 달라붙어 빌트업 에지 형성, 공구 수명 단축. 탄소 0.20% 부근에서 최적 가공성 발휘.
제작·제조 용이성 척도. 재료의 용접 용이성 의미. 저용접성 재료는 용접부 국부 응력·열로 크랙 발생 경향. 용접성은 재료 경도와 반비례. 경화성 재료는 용접 중 경화→취성·크랙 유발. 수소 유기 냉간 크랙, 라멜라 찢김, 스폿 용접 박리 등 평가 모드 존재, 수소 유기 냉간 크랙이 가장 대표적.
열처리 후 재료가 얼마나 경화되는지 측정 척도. 경도(들뜸/스크래치 저항)와 구별. 용접성과 반비례(경화성↑ → 용접성↓). 고경도 강은 설계 단계서 지정 경도 요구. 공구용·표면 내구성 요구 용도 표준. 경도와 연성 반비례 관계로 경도 조절로 물성 커스터마이징 가능.
특정 금속 가공 공정에서 재료 변형 능력. 벤딩/성형 용이성 영향. 판재/강판을 자동차 패널~대구경 강관 등 다양한 형상으로 성형 시 활용. 경도·연성이 큰 영향. 고탄소강 저연성으로 저탄소강보다 성형성 낮음. 가열(열간 가공)로 연성 증대·항복 응력 저하→성형성 향상. 상온 성형 시 크랙 나는 고강도 소재에 활용.
절삭날·스탬핑 다이 제작 시 공구 수명 결정. 마찰, 침식, 부착, 피로, 캐비테이션 등 기계적 작용에 의한 재료 손실 저항 능력. 다이아몬드·사파이어가 초고 내마모성으로 보석/고난도 절삭 공구용. 표면 경도가 내마모성에 큰 영향. 줄(파일) 고표면 경도로 저경도 금속 마모시키며 자신은 거의 마모 안 됨.
산화 등 화학 반응 손상 견디는 능력. 금속별 내식성 차이. 비, 물, 습기, 산화 유발 환경 노출 시 부식 취약. 스테인리스/아연도금강, 티타늄, 알루미늄, 내후성 강, 페인트 등 밀봉층으로 제어 가능. 단, 완전 방청 아닌 '내식성'임. 진공 노출 시 충분 시간 후 녹 발생. 중요 부품은 부식 속도 계산해 유지보수 주기 산정 필수.
마찰·마모 저항 능력, 내구성 척도. 가장 애매하게 정의된 물성: 스크래치/들뜸/국소 소성 변형 저항 등 다양하게 해석.
파단 없이 에너지 흡수 능력. 응력 하 파단 저항. 강도·유연성 모두 의존. 단위: ft·lb/in² 또는 J/cm². 정하중엔 양호하나 동하중/충격엔 파단 가능. 심한 변형 없이 파단 안 되면 인성 높으나 경도 낮을 수 있음.
변형(휘어짐/뒤틀림) 개시 필요 힘. 물체 형상·구조 변화 전 가해지는 최대 힘. 건설용 소재 선정 시 중요 지표.
파단 필요 힘. 구조용 강 400 MPa, 탄소강 841 MPa 수준. 파단/크랙 저항성 높아 구조물 용도에 중요.
힘 가해져 형상 변해도 크랙 안 생기는 능력. 강철 최고 기계적 물성 중 하나. 다양한 형상/구조로 성형 가능케 함. 얇은 와이어~대형 자동차 패널까지 활용.
장기간 마모·압력·손상 견디는 능력. 고강도·연성으로 우발적 손상 저항성 높음. 철+탄소 합금으로 대부분 성분에 불활성, 강풍·잦은 폭풍·혹독 환경(해안/도시) 적합. 중요 부품은 부식 속도 계산해 유지보수 계획 수립 필요.
깨짐 없이 두들겨/눌러/구부려 박판/후판 성형 가능한 물성. 압력 하 변형해 타 형상 취하는 금속 특성.
강종에 따라 자성 보유. 강철 병 예: 철 성분으로 자석에 잘 붙음. 오스테나이트 스테인리스는 고크롬·니켈로 비자성.
단위 시간당 단위 온도차로 전달되는 열에너지 비율. 단위: W/(m·K). 고열전도율 소재가 열 전달 빠르고 효율적. 탄소강 열전도율 알루미늄보다 현저히 낮음(약 45 W/m·K). 상온 전기전도도 약 600만 S/m. 강철 전도도 결정 첫 물리적 물성.
이상으로 강철의 물성 핵심 9가지를 정리했습니다. 빠진 내용이나 의문점은 댓글로 알려주세요. 유익했다면 공유 부탁드립니다. 무료 PDF 구독은 뉴스레터 신청으로.
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