주철은 탄소 함량이 2~4%인 철-탄소 합금군으로, 1~3%의 실리콘과 망간, 그리고 황과 인 같은 미량 불순물을 포함합니다. 주철은 용광로에서 철광석을 환원하여 만듭니다.
액체 상태의 철을 주형에 부어 굳힌 조괴(피그 아이언)를 만들고, 이를 스크랩 및 합금 원소와 함께 쿠폴라로나 전기로에서 재용해하여 다양한 형상의 주물 제품을 생산합니다.
합금 성분에 따라 파단면 색상이 달라집니다. 백주철은 탄화물 불순물이 있어 균열이 쉽게 전파되고, 회주철은 흑연 편상이 균열을 굴절시켜 수많은 미세 균열을 생성하며, 구상흑연주철은 구형 흑연 '결절'이 균열 진전을 차단합니다.
가단주철을 제외하면 주철은 일반적으로 취성이 있습니다. 하지만 비교적 낮은 용융점, 우수한 유동성·주조성·절삭성, 변형 저항성, 내마모성 덕분에 광범위한 엔지니어링 소재로 활용됩니다.
주철은 배관, 기계 부품, 자동차 부품(실린더 헤드, 블록, 기어박스 등)에 쓰이며, 산화 내성이 뛰어나지만 용접은 어렵습니다.
주철의 원료는 용광로에서 철광석을 녹여 얻은 선철(피그 아이언)입니다. 용융 선철을 그대로 쓰거나, 선철을 다량의 철, 강철, 석회석, 코크스(탄소)와 함께 재용해하여 바람직하지 않은 불순물을 제거하는 과정을 거칩니다.
용융철에서 인과 황을 산화 제거하지만, 이 과정에서 탄소도 함께 소실되어 보충이 필요합니다. 용도에 따라 탄소 2~3.5%, 실리콘 1~3%로 성분을 조절합니다.
필요에 따라 다른 합금 원소를 첨가한 후 주조하여 최종 제품을 만듭니다.
전통적으로 쿠폴라로에서 용해했지만, 현대에는 유도로나 아크로에서 용해하는 경우가 많습니다. 용해가 완료되면 용융 주철을 보온로나 래들에 옮겨 담습니다.
가장 큰 차이는 탄소 함량입니다. 강철은 탄소 함량을 2% 미만으로 조절하지만, 주철은 약 4%의 탄소를 함유합니다. 주철은 강철보다 저렴하고 용융점이 낮으며, 높은 압축 강도·경도·내마모성을 가집니다.
강철은 연성과 단조성이 우수한 반면, 주철은 경화되어 있고 압축 강도가 높습니다. 또한 강철의 탄소는 시멘타이트(Fe₃C) 형태로 존재하지만, 주철은 흑연 또는 시멘타이트, 혹은 둘 다로 존재합니다. 주철은 강철에 없는 우수한 주조 유동성을 지닙니다.
주철은 철에 2~4% 탄소, 실리콘, 망간, 그리고 황, 인, 구리, 니켈, 크롬 등 미량 원소를 포함합니다. 각 원소의 영향은 다음과 같습니다.
기본 4대 주철은 백주철, 회주철, 구상흑연주철, 가단주철입니다. 그 외 반주철, 칠드주철, 합금주철도 있습니다.
가장 흔한 주철로, 미세한 흑연 편상이 거미줄 같은 미세 균열을 형성해 회색을 띱니다. 강철만큼 강하지 않고 충격 흡수도 낮지만, 압축 강도는 강철과 비슷해 압축 하중이 중요한 용도에 널리 쓰입니다.
시멘타이트(Fe₃C) 분포로 회백색을 띱니다. 회주철과 달리 흑연 대신 시멘타이트가 있어 매우 단단하고 내마모성이 탁월합니다.
마그네슘, 세륨 등 미량 원소를 첨가해 흑연을 구형(결절)으로 만든 주철입니다. 1940년대 발명되었으며, 회주철에 비해 강도와 연성이 비약적으로 향상되었습니다.
백주철을 2일간 가열 후 냉각하는 열처리(가단화)를 거쳐 만듭니다. 흑연이 뭉치 형태로 분해되어 연성이 크게 향상되어 구부리거나 성형하기 쉽습니다.
자유 탄소(흑연)와 탄화물이 거의 같은 비율로 공존하며, 회주철과 백주철의 중간 특성과 색상을 가집니다.
용융 상태에서 급냉하여 표면층을 백주철화한 주철로, 표면 경도가 매우 높습니다.
니켈, 크롬, 구리 등 합금 원소를 첨가해 원하는 특성(내열, 내식, 내마모 등)을 부여한 주철입니다.
탄소 2~4%, 실리콘 1~3%, 망간 및 미량 불순물(황, 인)을 포함한 철-탄소 합금군입니다. 용광로에서 철광석 환원으로 만듭니다.
탄소 2~4%, 실리콘 1~3%, 망간, 황, 인 등 미량 불순물로 구성됩니다.
기본 4종: 백주철, 회주철, 구상흑연주철, 가단주철
인장 강도와 연성이 좋은 가단주철은 전기 부속, 수공구, 배관 피팅, 와셔, 브라켓, 농기구, 광산 하드웨어, 기계 부품 등에 쓰입니다. 대표 규격은 ASTM A47입니다.
주철 프라이팬은 튀김뿐 아니라 열 보존력이 뛰어나 건강한 조리에도 적합합니다. 버몬트주 영양사 케리 앤 제닝스도 이를 권장합니다.
주철은 열을 오랫동안 균일하게 유지해 스테이크 등 육류 조리에 이상적입니다. 스테인리스는 빠르게 골고루 데워지지만, 주철은 팬 전체에 열을 오래 머금습니다.
녹슬기 쉽고, 인장 강도가 낮으며, 단면 민감성(두꺼운 부분 서냉), 돌발 파단, 낮은 충격 저항, 강철 대비 열등한 절삭성 등이 있습니다.
마찰 마모 상황에서는 주철이 강철보다 내마모성이 우수한 경우가 많습니다.
주철은 연철보다 단단하고 취성이 크며 단조성이 떨어집니다. 구부리거나 늘리면 인장 강도 부족으로 파단하지만, 압축 강도는 우수합니다.
벽돌처럼 압축 하중에는 매우 강합니다. 연철은 인장과 인성에 강합니다.
제조 원가는 낮지만, 르크루제 같은 브랜드 제품은 고가입니다. 주철 조리기는 대대로 물려쓰는 틈새 시장입니다.
탄소 함량 1.7% 이상(보통 3.0~3.7%)으로 내식성이 어느 정도 있으나, 관리가 소홀하면 녹이 슬 수 있습니다.
흑철관은 저급 '마일드 강철'로 만들어지며, 일반 주철관보다 내식성이 훨씬 우수합니다.
영국인 아브라함 다비(Abraham Darby)가 1707년 얇은 냄비·주전자 주조 특허를 내며 주철 조리기를 대중화했습니다.
구리보다 비열이 커 단위 중량당 더 많은 열에너지를 저장합니다. 알루미늄은 비열이 더 크지만 밀도가 훨씬 낮습니다.
주철은 알루미늄보다 무겁고 열 보존력이 길지만, 주조 알루미늄이 더 가볍고 강합니다. 주철은 수명이 더 깁니다.
금속
다재다능한 금속 주철, 상업 및 산업 세계에서 많은 독특한 응용을 가지다 일상생활에서 철의 존재는 기원전 1200년경 시작되어 농기구부터 무기까지 광범위한 용도를 포괄했습니다. 대장장이는 철의 특성을 변경하고 재료를 도구로 성형하는 중요한 직업이 되었습니다. 모든 마을과 도시에는 대장장이 가게가 있었고, 낫, 쟁기, 못, 검, 촛대 등이 생산되었습니다. 철의 가치 발견은 이 물질이 사회적, 군사적 응용에서 지배적이었기 때문에 철기 시대(Iron Age)로 알려지게 되었습니다. 금속의 또 다른 이정표가 뒤따랐습니다. 산업혁명은 금속
주철 주조는 금속 가공 산업에서 오랜 전통을 가지고 있습니다. 금속 주조소에서 다양한 용도로 매우 흔히 볼 수 있습니다. 실외 도시 가구, 해양, 주방 액세서리까지 주철 주조소 제조사로부터 나오는 주철 부품을 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 주철 주조는 금속 주조소에서 매우 인기가 높으며 우리 일상생활의 수많은 분야에 크게 기여합니다. 주철 주조소 제조사에서 나오는 가로등, 카운터웨이트, 맨홀 뚜껑, 벤치, 화분 등 매일 보는 수많은 제품이 있습니다. 주철 주조 산업과 주철 주조 제조사에 대한 더 깊은 이해를 위해 계속 읽
