제조공정
산업 제조
금속은 전기·열 전도성, 광택, 연성·전성, 고강도·고경도 특성을 지닌 엔지니어링 핵심 소재입니다. 산업 현장에서 가장 많이 쓰이는 28종 금속의 조성·물성·대표 용도·선정 팁을 체계화했습니다.
| 소재 | 조성·특징 | 주요 용도 | 선정 포인트 |
|---|---|---|---|
| 강철(Steel) | Fe-C 합금, C≤2%, 고강도·저가 | 구조물, 자동차, 기계, 공구, 파이프 | 가장 범용, 열처리로 물성 조절 가능 |
| 탄소강(Carbon Steel) | C 0.05~1.5%, Si≤0.5%, Mn≤1.5% | 저탄소: 구조용, 중탄소: 기계 부품, 고탄소: 공구·스프링 | C↑ 경도↑ 인성↓, 용접성↓ |
| 합금강(Alloy Steel) | Cr, Ni, Mo, V, W, Mn 등 첨가 | 고강도 볼트, 기어, 축, 압력 용기, 파이프라인 | 침탄/조질/표면 경화로 맞춤 물성 |
| 스테인리스강(Stainless) | Cr≥10.5%, 오스테나이트/페라이트/마르텐사이트/듀플렉스 | 식품/의료/화학 설비, 주방, 건축, 자동차 배기 | 내식성 최우선, 300계 비자성, 400계 자성 |
| 주철(Cast Iron) | C 1.7~4.5%, Si, Mn, P, S 함유 | 기계 베드, 엔진 블록, 브레이크 디스크, 맨홀 | 주조성 우수, 진동 감쇠, 취성, 용접 곤란 |
| 구상흑연주철(Ductile Iron) | Mg 처리 구상 흑연, 강도·연성↑ | 크랭크축, 캠축, 기어, 유압 실린더 | 주철 대체, 단조품 대비 저가 |
| 단철(Wrought Iron) | C≈0.08%, 실리케이트 슬래그 섬유 | 난간, 가구, 게이트, 단조 공예 | 내식·용접성 우수, 현대엔 순수철 대체 |
| 선철(Pig Iron) | C 3.8~4.7%, 고로 직접 생산 | 제강·주철 원료, 주조용 선철 | 직접 구조재로 미사용 |
| 소재 | 조성·특징 | 주요 용도 | 선정 포인트 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄(Al) | 비중 2.7, 전도율 61% IACS, 양극산화 가능 | 항공기, 자동차, 전선, 열교환기, 포일, 캔 | 경량화 1순위, 6000/7000계 구조용 |
| 구리(Cu) | 전도율 100% IACS 기준, 항균성 | 전선, 모터 권선, 열교환기, 배관, 동전 | 전기/열전도 최우수, 가공성 좋음 |
| 황동(Brass, Cu-Zn) | Zn 5~45%, 황금색, 무연 황동 확대 | 밸브, 피팅, 악기, 장식, 탄피, 커넥터 | 가공성 최상(C3604), 내식·항균 |
| 청동(Bronze, Cu-Sn) | Sn 5~25%, Al/Be/인청동 변종 | 베어링, 기어, 웜휠, 프로펠러, 조각, 스프링 | 내마모·내식·비자성, 인청동 스프링용 |
| 티타늄(Ti) | 비중 4.5, 강도/중량비 최고, 내식·생체적합 | 항공 엔진, 골임플란트, 화학 플랜트, 스포츠 | 고가, 가공 난, 진공/불활성 분위기 용접 |
| 마그네슘(Mg) | 비중 1.74, 최경량 구조 금속 | 노트북 케이스, 자동차 시트 프레임, 전동공구 | 가연성 주의, 내식 표면처리 필수 |
| 니켈(Ni) | 내식·내열·자성, 초합금 모체 | 도금, 배터리, 초합금(인코넬, 하스텔로이) | 고온 내식·크리프 저항 합금 베이스 |
| 아연(Zn) | 비중 7.1, 희생 양극 보호 | 아연도금(GI/GA), 다이캐스팅(Zamak), 황동 원료 | 철강 내식 코팅 1위, 다이캐스트 정밀 부품 |
| 납(Pb) | 비중 11.3, 저융점(327°C), 연성 높음 | 납땜, 축전지, 차폐, 방음, 방사선 차폐 | 독성 규제(RoHS/REACH) 대체 진행 중 |
| 주석(Sn) | 비중 7.3, 저융점(232°C), 백색 광택 | 무연 납땜, 도금(식품캔), 베어링 합금(Babbitt) | 위스커 리스크 관리, 무연 솔더 주력 |
| 코발트(Co) | 강자성, 내열·내마모, 초합금/초경 바인더 | 초합금(터빈), 초경 합금(WC-Co), 자석, 안료 | 고온 강도·내마모 필수 분야 핵심 |
| 텅스텐(W) | 융점 3422°C 최고, 비중 19.25, 고경도 | 필라멘트, 전극, 초경, 중합금, 차폐, 열전대 | 초고온·고밀도·내마모 극한 환경 |
| 실리콘(Si) | 반도체, 비중 2.33, 경도 높음, 취성 | 반도체 웨이퍼, 태양전지, 실리콘강(전기강판) | 전자·에너지 소재, 합금 원소로도 중요 |
| 소재 | 특징 | 용도 |
|---|---|---|
| 은(Ag) | 전도율 1위, 열전도 1위, 항균, 변색 | 전자 접점, 태양전지, 살균, 장식, 은화 |
| 금(Au) | 비산화, 전도율 3위, 연성 최고, 생체적합 | 반도체 와이어 본딩, 커넥터 도금, 장식, 치과, 투자 |
금속 소재는 '조성→미세조직→물성→성능' 연쇄를 이해하고, 전체 수명주기 비용(LCC: 소재비+가공비+열처리/표면처리비+유지보수비+폐기/재활용비) 관점에서 최적 선택하는 것이 엔지니어의 역량입니다.
제조공정
다양한 이유로 구조용 강철은 건물, 교량 및 기타 대형 구조물 건설 시 종종 이상적인 자재입니다. 이 고품질 금속은 미국에서 많은 목적으로 사용되지만, 구조용 강철에 다른 것보다 더 자주 의존하는 용도들이 있습니다. 오늘날 미국에서 구조용 강철이 사용되는 가장 일반적인 5가지 방법을 포괄적으로 소개합니다. 대형 건물 강철의 낮은 무게와 엄청난 강도는 고층 건물 건축 시 이상적입니다. 고층 건물(높이 75~491피트)은 일반적으로 철근 콘크리트로 구성되지만, 초고층 빌딩(높이 492피트 이상)은 거의 항상 엄격하게 강철 프레임으로 구
금속 가공 공법은 최종 제품 요구 물성(강도, 전도성, 경도, 내식성)과 소재 구성에 따라 다양합니다. 절단·절곡·용접 공정으로 가전·장난감부터 로·덕트·중장비까지 폭넓게 적용됩니다. 철(Fe): 지구상 질량 기준 최다 원소. 강철 제조의 근간. 강철: 철-탄소 합금(철광석, 석탄, 석회석 등 배합). 건축·기계·병기 등 용도 무한. 탄소강: 탄소량에 따라 경도 조절 가능. 탄소↑ → 강도↑, 연성·전성·융점↓. 스테인리스강: 탄소강+크롬+알루미늄 등 합금으로 고내식성. 거울광택 은백색, 광택 지속. 의료기·주방용기·가전·세라믹·