주철 대 주강

주철과 주강의 차이점은 무엇입니까?

주물은 설계 세부 사항을 위한 탁월한 능력을 제공하므로 종종 추가 제작 및 조립이 필요하지 않습니다. 여러 유형의 금속 및 합성물을 포함하여 많은 재료를 주조할 수 있지만 특히 철과 강철은 광범위한 응용 분야에서 우수한 기계적 특성을 보입니다.

주철과 강철은 표면적으로 유사하게 보일 수 있지만 생산에서 적용까지 각각 뚜렷한 장점과 단점이 있습니다. 이러한 장점과 단점을 이해하고 적절하게 선택하는 것은 용서할 수 없는 강도와 내구성과 금세 광택을 잃는 파손되거나 변형된 부품의 차이를 의미할 수 있습니다.

탄소 함량이 주요 차이점

철과 강철은 모두 주로 철 원자로 구성된 철 금속입니다. 그러나 제조에서는 그렇게 간단하지 않습니다. 생산에 사용되는 다양한 합금과 등급이 있습니다. 이를 이해하기 위해서는 생활용품에 사용되는 철과 과학적 원소인 철(Fe)을 구별하는 것이 중요합니다. 원소 철은 자연에서 발견되는 물질로, 일반적으로 추출을 위해 제련이라는 집중적인 처리가 필요한 산화된 형태입니다.

순수한 원소 철은 너무 부드러워서 대부분의 응용 분야에서 유용하지 않습니다. 탄소와 합금되거나 혼합될 때 더 단단해지고 따라서 더 유용합니다. 사실, 탄소 조성은 주철과 강철의 주요 차이점입니다. 주철은 일반적으로 2% 이상의 탄소를 함유하는 반면 주철은 종종 0.1-0.5%의 탄소를 함유합니다.

특성

다음 표는 각 재료의 품질에 대한 일반적인 개요를 제공합니다. 고려해야 할 다양한 유형의 철과 강철이 있지만 이 표에서는 회주철, 주철 및 탄소강에 중점을 둡니다.

회색 철

연성 철

스틸

가공성

★

시전성

★

진동 감쇠

★

내식성

★

★

인성

★

취약함

★

압축 강도

★

인장 강도

★

경도

★

응용 프로그램

엔진 블록, 실린더 헤드, 매니폴드, 가스 버너, 기어 블랭크, 인클로저, 하우징, 실외 하드스케이프 제품, 프라이팬, 전기 상자, 장식 주물, 스토브 부품, 추

볼라드, 현장 가구, 스티어링 너클, 크랭크샤프트, 고하중 기어, 자동차 및 트럭 서스펜션 부품, 유압 부품, 자동차 도어 힌지

볼라드, 산업용 휠, 주조 기어, 밸브 본체, 광산 기계, 수력 발전 터빈 휠, 단조 프레스, 철도 차량 프레임, 펌프 케이스, 해양 장비, 엔진 케이스, 대형 트럭, 건설 장비

회색 철

가공성

★

시전성

진동 감쇠

★

내식성

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인성

취약함

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압축 강도

인장 강도

경도

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응용 프로그램

엔진 블록, 실린더 헤드, 매니폴드, 가스 버너, 기어 블랭크, 인클로저, 하우징, 실외 하드스케이프 제품, 프라이팬, 전기 상자, 장식 주물, 스토브 부품, 추

연성 철

가공성

시전성

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진동 감쇠

내식성

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인성

취약함

압축 강도

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인장 강도

경도

응용 프로그램

볼라드, 현장 가구, 스티어링 너클, 크랭크샤프트, 고하중 기어, 자동차 및 트럭 서스펜션 부품, 유압 부품, 자동차 도어 힌지

스틸

가공성

시전성

진동 감쇠

내식성

인성

★

취약함

압축 강도

인장 강도

★

경도

응용 프로그램

볼라드, 산업용 휠, 주조 기어, 밸브 본체, 광산 기계, 수력 발전 터빈 휠, 단조 프레스, 철도 차량 프레임, 펌프 케이스, 해양 장비, 엔진 케이스, 대형 트럭, 건설 장비

시전성

대부분의 사람들은 용융 상태의 철이나 강철을 접한 적이 없습니다. 철은 약 2300˚F에서 녹고 강철은 2600˚F에서 녹고 둘 다 더 높은 온도에서 금형에 부어지기 때문에 이해할 수 있습니다. 액체 철과 강철로 작업하는 사람들은 붓기와 수축률이 극적으로 다르다는 것을 빠르게 발견합니다.

주철은 쉽게 부어지고 강철만큼 수축하지 않기 때문에 비교적 주조하기 쉽습니다. 즉, 금형의 복잡한 보이드를 쉽게 채우고 용융 재료가 덜 필요합니다. 이러한 유동성으로 인해 주철은 울타리 및 벤치와 같은 건축 또는 화려한 철 구조물에 이상적인 금속입니다.

강철을 붓는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 쇳물보다 유동성이 적고 금형 재료에 더 민감합니다. 또한 냉각되면 더 많이 수축합니다. 즉, 일반적으로 주물이 냉각될 때 끌어오는 라이저라고 하는 과잉 저장소에 더 많은 용융 재료를 부어야 합니다.

그러나 주물은 일반적으로 내부 구조 전체에서 균일하게 냉각되지 않습니다. 외부 영역과 더 얇은 부분은 내부 영역 및 부피가 큰 부분과 다른 속도로 냉각 및 수축되며 열처리를 통해서만 완화될 수 있는 내부 장력 또는 응력을 생성하는 경우가 많습니다. 강철은 수축 응력에 철보다 훨씬 더 취약하며, 일부 상황에서는 이러한 장력으로 인해 상당한 내부 및/또는 외부 공극이 발생하고 결국에는 골절이 발생할 수 있습니다.

이러한 이유로 주강은 주조 공정 전반에 걸쳐 더 많은 주의와 검사가 필요하므로 생산에 더 많은 자원이 필요합니다.

가공성

최종 응용 분야에 따라 특정 공차를 달성하거나 원하는 마감을 만들기 위해 주조 부품을 가공해야 할 수 있습니다. 최소한 게이트나 러너와 같은 물체는 잘라내고 갈아엎어야 합니다.

가공성은 주어진 재료가 얼마나 쉽게 자르거나 갈 수 있는지를 측정한 것입니다. 일부 재료는 다른 재료보다 가공하기가 더 어렵습니다. 일반적으로 기계적 성능을 향상시키기 위해 합금을 많이 첨가한 금속은 가공성이 낮습니다.

주철은 일반적으로 강철보다 기계 가공이 훨씬 쉽습니다. 주철의 흑연 구조는 더 쉽게, 더 균일하게 분리됩니다. 백철과 같은 더 단단한 철은 취성 때문에 가공하기가 훨씬 더 어렵습니다.

강철은 동일한 일관성으로 절단하기가 쉽지 않으며 더 많은 공구 마모를 일으켜 생산 비용이 높아집니다. 경화강 또는 탄소 함량이 높은 강철도 공구 마모를 증가시킵니다. 그러나 더 부드러운 강철이 반드시 더 좋은 것은 아닙니다. 저탄소 강철은 더 부드럽지만 끈적거리고 작업하기 어려울 수 있습니다.

진동 감쇠

감쇠 능력이 부족하면 링잉(ringing) 또는 삐걱거리는 소리와 같은 과도한 진동 및 소음이 발생할 수 있으므로 주조 재료를 선택할 때 감쇠 특성을 고려해야 합니다. 재료가 사용되는 위치에 따라 효과적인 감쇠로 더 견고하고 안정적인 성능을 얻을 수 있습니다.

주철의 흑연 구조, 특히 회주철의 박편 형성은 진동 흡수에 특히 좋습니다. 따라서 주철은 엔진 블록, 실린더 하우징, 머신 베드 및 견고성과 정밀도가 중요한 기타 응용 분야에 이상적입니다. 진동을 줄이면 응력을 최소화하고 움직이는 부품의 마모를 방지할 수 있습니다.

압축 강도

압축 강도는 물체의 크기를 줄이는 힘을 견딜 수 있는 재료의 능력입니다. 이것은 재료를 떼어내는 힘과 반대입니다. 압축 강도는 압력과 억제가 요인인 기계적 응용 분야에서 유용합니다. 일반적으로 주철은 강철보다 압축 강도가 더 좋습니다.

충격 저항

지금까지는 강철보다 주철을 사용하는 것이 더 많은 이점이 있는 것처럼 보일 수 있지만 강철에는 한 가지 중요한 이점이 있습니다. 바로 내충격성입니다. 강철은 휘거나 변형되거나 깨지지 않고 갑작스러운 충격에 잘 견딥니다. 이는 높은 응력과 변형력을 견딜 수 있는 인성 때문입니다.

연성이 없는 강도는 깨지기 쉬운 취성 재료가 되며, 주철은 연성이 없는 강도의 대표주자입니다. 취성 때문에 주철은 적용 범위가 제한적입니다.

동시에, 높은 연성 또는 파손 없이 변형되는 능력은 상당한 충격을 견딜 수 있는 강도 없이는 많이 사용되지 않습니다. 예를 들어 고무줄은 끊어지지 않고 상당한 변형을 겪을 수 있지만 받을 수 있는 힘의 양은 매우 제한적입니다.

철은 대부분의 주조 응용 분야에서 작업하기가 더 쉬울 수 있지만 강철은 많은 응용 분야에서 강도와 연성이 최적으로 혼합되어 있으며 주강은 매우 단단합니다. 강철의 내충격성 및 전방위 하중 지지 특성으로 인해 많은 기계적 및 구조적 응용 분야에 바람직합니다. 이것이 강철이 세계에서 가장 널리 사용되는 금속인 이유입니다.

내식성

철은 강철보다 내식성이 우수합니다. 두 금속 모두 습기가 있는 상태에서 산화되지만 철은 녹청이 발생하여 금속 무결성이 심하게 부식되는 것을 방지합니다.

부식을 방지하는 또 다른 방법은 페인트나 분말 코팅 또는 추가 보호를 위해 IronArmor를 사용하는 것입니다. 하부 금속을 노출시키는 칩이나 균열은 부식을 유발할 수 있으므로 코팅된 금속은 정기적인 유지 관리가 중요합니다.

은색 톤의 금속 외관을 유지하면서 내식성을 유지하는 것이 중요한 요소라면 합금강, 특히 산화를 방지하기 위해 크롬 및 기타 합금이 첨가된 스테인리스강이 더 나은 선택일 수 있습니다.

내마모성

주철은 일반적으로 특히 마찰 마모 상황에서 강철보다 기계적 마모에 대한 내성이 더 좋습니다. 주철 매트릭스에 일정량의 흑연 함량은 흑연 건식 윤활제를 생성하여 단단한 표면이 표면 품질을 저하시키지 않으면서 서로 미끄러지도록 하여 마모를 더 어렵게 만듭니다.

강철은 철보다 더 쉽게 마모되지만 특정 유형의 마모에는 여전히 저항할 수 있습니다. 특정 합금을 추가하면 강철의 마모 품질도 향상될 수 있습니다.

비용

주철은 최종 제품을 생산하는 데 필요한 재료 비용, 에너지 및 노동력이 낮기 때문에 종종 주강보다 저렴합니다. 원강은 구입 비용이 더 많이 들고 주조에 더 많은 시간과 주의가 필요합니다. 그러나 주물 제품을 설계할 때 장기간 사용 및 교체 비용을 고려할 가치가 있습니다. 제조 비용이 더 많이 드는 부품은 결국 비용이 적게 들 수 있습니다.

강철은 시트, 막대, 막대, 튜브 및 빔과 같은 다양한 조립식 형태로도 제공되며 특정 용도에 맞게 가공하거나 조립할 수 있습니다. 제품 및 필요한 수량에 따라 기존 철강 제품을 제작하는 것이 비용 효율적인 옵션일 수 있습니다.

주철 및 주강의 다양한 유형

우리는 가장 기본적인 형태의 주철(회주철)과 주강(연강 또는 탄소강)의 품질을 비교했지만 철과 강의 특정 구성 및 상 구조는 기계적 특성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 표준 회주철의 탄소는 날카로운 흑연 플레이크의 형태를 취하는 반면, 연성 철은 구상 흑연 구조를 특징으로 합니다. 플레이크 흑연은 회주철을 부서지게 만드는 반면, 연성 철의 둥근 흑연 입자는 인성을 향상시켜 내충격성 응용 분야에 더 적합합니다.

합금은 원하는 특성을 엔지니어링하기 위해 철과 강철 모두에 추가될 수 있습니다. 예를 들어 망간은 인성을 증가시키는 반면 크롬은 내식성을 향상시킵니다. 다양한 탄소 함량은 저탄소강, 표준강 및 고탄소강을 구별하는 것이기도 합니다. 양이 많으면 훨씬 더 단단한 재료가 됩니다.

궁극적으로 주철과 주강 사이의 선택은 최종 설치의 유형과 용도에 따라 달라집니다.

철 또는 강철에 대한 자세한 정보가 필요하거나 맞춤형 프로젝트에 대한 견적을 요청하려면 당사에 문의하십시오.

출처

• 미국 주조 협회. "주철 부품 가공". afsinc.org
• 미국 주조 협회. "강 주물에 대한 재료 사양 이해". afsinc.org
• 기계 설계. "주철". machinedesign.com
• 니켈 연구소. "주철 및 주조 합금". 니켈 인스티튜트.org
• Hosford, William F. Iron and Steel. 캠브리지 대학 출판부. 2012.
• 우드포드, 크리스. "철과 강철". Explainthatstuff.com