철강의 9가지 주요 특성:정의, 특성 및 실제 응용

이 도움말에서는 강철이란 무엇인가요?에 대해 알아봅니다.  강철의 정의, 특성 및 특성 모두 사진으로 설명되어 있습니다.

또한 PDF 파일을 다운로드할 수도 있습니다.  이 글의 마지막 부분에 있습니다.

스틸이란 무엇인가요?

강철은 다른 형태의 철과 달리 철과 탄소를 혼합하여 만들어 강도와 파괴 저항성을 향상시킵니다. 그 외에도 많은 다른 요소가 존재하거나 추가될 수 있습니다. 강철의 모재로서 철은 매우 중요한 역할을 합니다.

강철은 강도가 높고 가격이 저렴하기 때문에 건축, 인프라, 도구, 선박, 기차, 자동차, 기계, 전기 제품, 무기 및 로켓에 탁월한 재료가 됩니다. 철강 생산은 수천 년 전에 용광로에서 시작되었지만 산업적 용도는 17세기에 도가니 강철을 만드는 용광로가 도입되면서 시작되었습니다.

강철의 기계적 특성은 가장 마모성이 높고 마모 집약적인 응용 분야에서 강철이 오랫동안 효율적으로 지속되는지, 아니면 자주 또는 치명적으로 실패하는지를 결정합니다. 강철에는 다양한 유형이 있으며 각 유형마다 성능에 영향을 미치는 고유한 특성이 있습니다.

올바른 내마모강 등급을 선택할 때 이러한 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 그럼 시작해 보겠습니다.

추가 읽기:기계적 측정에 적용되는 정의 및 용어

다음은 강철의 중요한 특성입니다:

1. 가공성
2. 용접성
3. 경화성
4. 작업성(굽힘 또는 성형)
5. 내마모성
6. 부식 방지

가공성 1위

독특한 디자인을 위해 소재를 절단하거나 제거하는 경우, 강재의 가공성이 소재 선택에 중요한 역할을 합니다. 가공성은 재료가 경화되는 등 다양한 요인에 따라 달라지며, 이로 인해 공구 수명이 단축되고 부품 비용이 증가합니다.

일반적으로 강철의 탄소 함량은 가공성에 큰 영향을 미칩니다. 고탄소강 소재는 더 강하고 절삭 공구를 부식시키는 탄화물을 포함할 수 있기 때문에 가공하기가 훨씬 더 어렵습니다.

대안으로, 저탄소강은 부드러움으로 인해 문제가 됩니다. 저탄소강은 절삭 공구에 달라붙는 경향이 있어 구성인선이 생겨 공구 수명이 단축됩니다. 따라서 탄소함량이 0.20% 내외로 적당한 강철이 가공성이 가장 좋습니다.

#2 용접성

용접성은 강철이 제조 및 제조에 얼마나 쉽게 사용될 수 있는지를 나타내는 특성입니다. 이름에서 알 수 있듯이 재료의 용접성은 용접 능력을 나타냅니다. 용접성이 낮은 재료는 용접 접합부의 국부적 응력과 가열로 인해 균열이 발생하기 쉽습니다.

재료의 용접성은 재료의 경도에 반비례합니다. 결과적으로 재료가 경화 가능하면 용접 과정에서 경화되어 취성 및 균열이 발생하는 경향이 있습니다.

수소 유발 냉간 균열, 라멜라 찢어짐, 점용접 박리 등 강철 용접성에 대한 여러 가지 고장 모드를 측정할 수 있습니다. 그 중 가장 두드러진 것은 수소에 의한 저온 균열입니다.

#3 경화성

강철의 경화성은 재료를 처리한 후 열이 있을 때 재료가 얼마나 경화되는지를 나타내는 척도입니다. 이는 압입 및 긁힘에 대한 표본의 저항성을 고려하는 경도와 혼동되어서는 안 됩니다.

이는 용접성에 반비례하기 때문에 용접에 필수적인 특성입니다. 즉, 경화성이 증가하면 용접성은 감소하고 그 반대도 마찬가지입니다. 고경도 강철은 설계 단계에서 경도 수준을 지정했을 수 있습니다.

표면 내구성이 요구되는 툴링 및 응용 분야의 표준입니다. 경도와 연성은 반비례 관계이므로 경도를 조정하여 재료의 특성을 맞춤화하는 것이 가능합니다.

참조:용접 공정 유형:장점 및 단점 [PDF]

#4 작업성(굽힘 또는 성형)

가공성은 특정 금속 가공 공정에서 재료가 변형되는 능력입니다. 이는 재료가 얼마나 쉽게 구부러지거나 형성되는지에 영향을 미칩니다. 이는 일반적으로 판금이나 강판을 자동차 패널부터 거대한 압연 강철 튜브에 이르기까지 다양한 모양으로 형성하는 데 사용됩니다.

금속의 경도와 연성은 가공성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 고탄소강은 연성이 낮아 연성이 높은 저탄소강에 ​​비해 가공성이 떨어집니다. 열간가공이라 불리는 금속을 가열함으로써 가공성을 높일 수도 있습니다.

금속을 가열하면 연성이 증가하고 항복응력이 감소하여 가공성이 향상됩니다. 일반적으로 냉간 성형 시 균열이 발생하는 고강도 금속을 가열하는 데 사용할 수 있습니다.

#5 내마모성

절삭날이나 스탬핑 다이를 만들 때 강철의 내마모성은 공구가 파손되기 전까지 얼마나 오랫동안 사용할 수 있는지를 결정합니다. 이는 마모, 침식, 접착, 피로 또는 캐비테이션과 같은 기계적 작용으로 인한 재료 손실에 저항하는 재료의 능력을 나타냅니다.

다이아몬드와 사파이어 소재는 내마모성이 매우 높기 때문에 보석이나 까다로운 절삭 공구로 사용하기에 이상적입니다. 재료의 내마모성은 표면의 경도에 따라 크게 영향을 받습니다. 줄의 표면 경도가 높기 때문에 심각한 마모 없이 경도가 낮은 다른 금속을 마모시킬 수 있습니다.

#6 부식 저항

부식 저항성은 재료가 산화 또는 기타 화학 반응으로 인한 손상을 얼마나 잘 견딜 수 있는지를 나타냅니다. 금속마다 내식성 수준이 다릅니다. 비, 물, 습기 또는 금속 표면을 산화시킬 수 있는 물질에 노출된 금속은 부식 손상을 받기 쉽습니다.

스테인레스나 아연도금강판, 티타늄, 알루미늄, 내후강판 등을 사용하여 부식을 쉽게 제어할 수 있으며, 페인트와 같은 실란트층을 유지할 수 있습니다. 이러한 금속은 내식성이 뛰어나지만 내식성은 없습니다.

금속이 진공에 노출되면 충분한 시간이 지나면 녹이 발생합니다. 이 때문에 중요한 구성 요소에는 부식 방지 유지 관리 및 모니터링이 필요합니다. 유지 관리 권장 사항을 결정하려면 부식 속도를 계산해야 합니다.

더 읽어 보세요:부식의 10가지 유형과 그 예

강철의 성질

강철의 몇 가지 주요 특성은 다음과 같습니다:

1. 경도
2. 강인함
3. 항복강도
4. 인장강도
5. 연성
6. 내구성
7. 가단성
8. 마그네틱
9. 열전도율

#1 경도

이미지 :fractory.com

경도는 재료의 마찰과 마모를 견딜 수 있는 능력으로 정의되며 내구성이 얼마나 되는지를 나타내는 척도입니다. 이는 긁힘에 대한 저항성, 마모에 대한 저항성, 압흔이나 형태에 대한 저항성, 국부적인 소성 변형에 대한 저항성을 나타낼 수 있기 때문에 가장 잘 정의되지 않은 재료 특성입니다.

#2 강인함

인성은 부서지거나 부서지지 않고 에너지를 흡수하는 능력으로 정의되는 강철의 특성입니다. 간단히 말해서, 응력을 받았을 때 재료가 파손되는 것에 대한 저항력입니다. 이는 유연성뿐만 아니라 근력에도 크게 좌우됩니다.

재료의 인성은 일반적으로 평방 인치당 피트 파운드, 평방 센티미터당 줄로 측정됩니다. 강철은 정적 하중에서는 만족스러운 인성을 가질 수 있지만 동적 하중이나 충격에서는 파손될 수 있습니다. 깨지지 않고 심하게 변형되는 재질로 경도로 표시되며, 극도로 단단하지만 단단하지는 않다고 볼 수 있습니다.

#3 항복 강도

항복 강도는 재료의 변형(예:굽힘 또는 뒤틀림)을 시작하는 데 필요한 힘의 측정값을 나타냅니다. 간단히 말해서 물체의 모양과 구조가 바뀌기 전에 물체에 가해지는 최대 힘입니다. 항복강도는 요구사항에 따라 건축에 적합한 재료를 선택하는 데 도움이 되는 중요한 요소입니다.

더 읽어보기:단조란 무엇입니까? 유형, 운영 및 장점

#4 인장 강도

이미지:azom.com

인장 강도는 재료를 파손하는 데 필요한 힘의 척도로 정의됩니다. 강철의 인장 강도는 거의 강철만큼 높기 때문에 상대적으로 균열이나 파손이 발생하지 않으며 이는 구조물 건설에 사용하는 데 중요합니다. 구조용 강철의 일반적인 인장 강도는 400MPa(메가파스칼)인 반면, 탄소강의 일반적인 인장 강도는 841MPa입니다.

#5 연성

이미지:Thinkco.com

강철의 귀중한 기계적 특성 중 하나는 연성입니다. 이는 가해지는 힘의 영향으로 균열이 발생하지 않도록 모양을 변경할 수 있는 능력입니다. 이는 강철의 가장 중요한 기계적 특성 중 하나입니다.

다양한 모양과 구조로 성형될 수 있게 하는 특성을 연성이라고 합니다. 이를 통해 모양과 구조에 따라 얇은 와이어 또는 대형 자동차 부품 및 패널로 활용할 수 있습니다.

#6 내구성

이미지:blog.dahlstromrollform.com

금속의 내구성이란 장기간에 걸쳐 마모, 압력, 손상을 견딜 수 있는 능력을 말합니다. 강철은 또한 내구성이 뛰어난 금속 유형입니다. 강철은 강하고 연성이 있기 때문에 우발적인 손상에 대한 저항력도 높습니다.

강철은 철과 탄소가 특정 조합으로 이루어진 복합 금속이기 때문에 대부분의 구성 요소에 대한 영향이 매우 적어 강풍, 잦은 폭풍 및 까다로운 조건을 겪는 해안 지역 및 도시와 같은 지역에 적합합니다. 

더 읽어 보세요:기어 절삭 유형:장점과 단점

#7 가단성

이미지:hevvypumps.com

금속이 전성이라는 것은 두들겨서 압착하거나 구부려서 얇은 판이나 두꺼운 판으로 만들 때 깨지지 않고 전성이 있는 물리적 성질을 가지고 있다는 뜻입니다. 간단히 말해서 압력을 가하면 변형되어 다른 모양을 취하는 금속의 특성입니다.

#8 자기

이미지:monnigindustry.com

강철도 자성 재료이지만 어떤 종류의 강철을 지칭하는지에 따라 다릅니다. 예를 들어 강철 항아리의 경우 항아리를 구성하는 구성 요소는 철과 같은 강자성체이므로 자석에 잘 끌립니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 크롬과 니켈의 농도가 높아 자기적으로 작용하지 않습니다.

#9 열전도율

이미지:스테인레스 구조.com

열전도율은 열에너지가 재료를 통해 전달되는 속도입니다. 일반적으로 켈빈 온도(W/(mK))당 미터당 와트로 측정됩니다. 열전도율이 높은 소재는 열전도율이 낮은 소재보다 열을 빠르고 효율적으로 전달할 수 있습니다.

탄소강은 알루미늄에 비해 전도성이 매우 낮습니다. 이는 일반적으로 미터당 켈빈당 약 45와트입니다. 실온에서의 전기 전도성은 미터당 약 600만 지멘스입니다. 강철의 전도성을 결정하는 첫 번째 물리적 특성입니다.

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그게 다야. 읽어주셔서 감사합니다. '강철의 특성에 대한 모든 내용을 다루었기를 바랍니다. ” 제가 놓친 부분이나 궁금한 점이 있으면 댓글로 알려주세요. 이 기사가 마음에 드셨다면 친구들과 공유해 주세요.

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