강철을 강화하는 핵심 합금 원소 7가지: 탄소, 실리콘, 망간, 알루미늄, 몰리브덴, 니켈, 바나듐

강철은 다양한 형태 모두 여러 이유로 가장 유용한 합금 중 하나입니다. 강철이 그토록 바람직한 가장 중요한 이유 중 하나는 전반적인 강도입니다. 하지만 모든 강철이 동일하게 만들어지는 건 아닙니다. 사실 화학 조성의 미세한 차이만으로도 전혀 다른 유형의 강철이 만들어집니다. 이를 보여드리고자 강철을 더 강하게 만드는 최고의 합금 원소들을 살펴보며 최종 제품에 미치는 다양한 효과를 보여드리겠습니다.

탄소 (Carbon)

강철 합금에서 단연코 최고의 합금 원소라 할 수 있는 탄소는 거의 모든 강철 유형에서 찾아볼 수 있습니다. 탄소 함량이 높을수록 최종 합금의 인장 강도, 경도, 경화성이 향상됩니다. 탄소 함량이 전혀 없는 강철 합금은 매우 드뭅니다.

실리콘 (Silicon)

실리콘 원소는 철에 녹아들어 더 강한 강철을 만듭니다. 실리콘은 압연 강철 같은 것에서 탈산제(deoxidizer)로 자주 쓰입니다. 이는 합금에 더 높은 인장 강도뿐 아니라 단조성(forgeability)과 경도를 부여합니다.

망간 (Manganese)

또 다른 좋은 탈산제이자 탈가스제(degasifier)는 망간입니다. 망간은 합금에 전반적인 마모 저항성도 더해줍니다. 강철 유형에 따라 다양한 양으로 망간을 찾아볼 수 있는데, 보통 0.30%~1.5% 사이입니다.

알루미늄 (Aluminum)

알루미늄은 강철 강도를 반드시 향상시키진 않지만 금속의 입자(grain)를 미세화합니다. 이 미세 입자가 합금에 더 높은 인성(toughness)을 줍니다. 보통 제작자들은 알루미늄이 가볍지만 상대적으로 강해 합금에 활용합니다.

몰리브덴 (Molybdenum)

미량의 몰리브덴만으로도 강철 강도를 향상시킬 수 있습니다. 몰리브덴은 합금이 고온 환경을 견뎌야 할 때 유용합니다. 일부 스테인리스 강의 경우 몰리브덴이 내식성도 향상시킵니다.

니켈 (Nickel)

니켈이 강철에 주는 가장 큰 매력은 경화성(hardenability) 증가입니다. 니켈의 추가 이점은 강도를 희생하지 않으면서 합금을 더 연성 있고 가공하기 쉽게 만든다는 점입니다. 몰리브덴과 대조적으로 니켈은 저온 환경에서 유용합니다.

바나듐 (Vanadium)

합금에 바나듐을 첨가할 땐 양을 매우 신중히 조절해야 합니다. 미량으로도 경화성을 크게 높입니다. 하지만 너무 많이 첨가하면 최종 결과물이 원치 않게 더 부서지기 쉬워질 수 있습니다.

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