탄소강 대 스테인리스강: 주요 차이점

I. 강철의 합금 원소

Steel

강철은 탄소 함량이 질량 기준으로 0.02%에서 2.04%에 이르는 철 합금을 통칭하는 용어입니다. 강철의 화학 성분은 매우 다양할 수 있습니다. 탄소만 포함된 강철을 탄소강 또는 일반강이라고 합니다.

그러나 실제 생산에서 강철은 용도에 따라 망간, 니켈, 바나듐 등 다양한 합금 원소를 혼합하는 경우가 많습니다.

성능과 용도에 따라 구조용 강재, 공구강, 특수 성능 강재로 다시 나뉩니다.

탄소

모든 강철에 존재하는 탄소는 가장 중요한 경화 요소입니다. 강철의 강도를 높이는 데 도움이 됩니다. 공구용 강재는 일반적으로 고탄소강이라고도 하는 0.6% 이상의 탄소를 함유하는 것이 바람직합니다.

크롬

크롬은 내마모성, 경도, 그리고 가장 중요한 내식성을 향상시킵니다. 강철에 13% 이상의 크롬이 함유되어 있으면 스테인리스강으로 간주됩니다. 하지만 모든 강철은 제대로 관리하지 않으면 녹이 슬 수 있습니다.

망간

망간은 입자 구조를 형성하고 인성, 강도 및 내마모성을 향상시키는 데 도움이 되는 중요한 원소입니다. 열처리 및 압연 공정에서 강철을 탈산하는 데 사용됩니다.

망간은 대부분의 강철의 종류 칼과 가위에 사용되며, A-2, L-6 및 CPM 420V는 제외됩니다.

몰리브덴

몰리브덴은 카바이드 전구체로서 강철이 부서지는 것을 방지하고 고온에서 강철 강도를 유지합니다. 몰리브덴은 많은 강철에서 발견됩니다.

공기 경화강(예: A-2, ATS-34)은 항상 1% 이상의 몰리브덴을 함유하고 있어 공기 중에서 경화됩니다.

니켈

니켈은 강도, 내식성 및 인성을 유지합니다. 니켈은 L-6, AUS-6 및 AUS-8에 존재합니다.

실리콘

실리콘은 강도를 높이는 데 도움이 됩니다. 망간과 마찬가지로 철강 생산 공정에서 강철 강도를 유지하기 위해 사용됩니다.

텅스텐

텅스텐은 내마모성을 향상시킵니다. 적절한 비율의 크롬 또는 망간과 혼합하여 고속강을 생산합니다. 고속강 M-2에는 상당한 양의 텅스텐이 포함되어 있습니다.

바나듐

바나듐은 내마모성과 연성을 향상시킵니다. 바나듐의 탄화물은 다음과 같은 제조에 사용됩니다. 강철 막대. 바나듐 함량이 높은 M-2, 바스코웨어, CPM T440V, 420VA 등 많은 종류의 강철에 바나듐이 함유되어 있습니다.

BG-42와 ATS-34의 주요 차이점은 전자의 바나듐 함량입니다.

II. 강철의 종류

(1) 일반 강철

   a. 탄소 구조용 강철:

(a) Q195;
(b) Q215(A, B);
(c) Q235 (A, B, C);
(d) Q255(A, B);
(e) Q275.

   b. 저합금 구조용 강재

   c. 특정 목적을 위한 일반적인 구조용 강철

(2) 고품질 강철(고급 강철 포함)

a. 구조용 강철:

(a) 고품질 탄소 구조용 강철;

(b) 합금 구조용 강철;

(c) 스프링 스틸;

(d) 자유 절단 강철;

(e) 베어링 스틸;

(f) 특정 목적을 위한 고품질 구조용 강철.

b. 공구강:

(a) 탄소 공구강;

(b) 합금 공구강;

(c) 고속 공구강.

c. 특수 성능 강철:

(a) 내산성 스테인리스 스틸;

(b) 내열성 강철;

(c) 전기 난방 합금강;

(d) 전기 강철;

(e) 고망간 내마모성 강철.

III. 탄소강이란 무엇인가요?

메인 강철의 기계적 특성 탄소 함량에 따라 달라집니다. 합금 원소를 다량 함유하지 않은 강철을 일반 탄소강 또는 탄소강이라고 부르기도 합니다.

일반 탄소강이라고도 하는 탄소강은 탄소 함량(WC)이 2% 미만인 철-탄소 합금을 말합니다.

탄소강에는 탄소 외에도 일반적으로 소량의 실리콘, 망간, 황, 인이 함유되어 있습니다.

탄소강은 용도에 따라 탄소 구조용 강재, 탄소 공구강, 자유 절삭 구조용 강재의 세 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 탄소 구조용 강재는 다시 건축용 구조용 강재와 기계용 구조용 강재로 나눌 수 있습니다.

제련 방식에 따라 탄소강은 화로강, 컨버터강, 전기로강으로 나눌 수 있습니다.

탈산 방법에 따라 탄소강은 비등강(F), 킬드강(Z), 세미킬드강(B), 특수 킬드강(TZ)으로 분류할 수 있습니다.

기준 탄소 함량탄소강은 저탄소강(WC ≤ 0.25%), 중탄소강(WC 0.25%-0.6%), 고탄소강(WC > 0.6%)으로 분류할 수 있습니다.

탄소강은 인과 황 함량에 따라 일반 탄소강(인과 황 함량이 높은), 고품질 탄소강(인과 황 함량이 낮은), 우수한 고품질 강(인과 황 함량이 더 낮은), 특수 고품질 강으로 나눌 수 있습니다.

일반적으로 탄소강의 탄소 함량이 증가하면 경도와 강도도 증가하지만 연성은 감소합니다.

IV. 스테인리스 스틸이란?

내산성 강철이라고도 하는 스테인리스강은 스테인리스강과 내산성 강철의 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 간단히 말해 대기 중 부식에 견딜 수 있는 강철을 스테인리스강이라고 하고, 화학적 매체 부식에 견딜 수 있는 강철을 내산성 강철이라고 합니다. 스테인리스강은 크롬, 니켈, 몰리브덴 등의 합금 원소가 포함된 60% 이상의 철을 기본으로 하는 고합금강입니다.

강철에 12% 이상의 크롬이 함유되어 있으면 대기 중 부식과 녹에 강하고 질산이 희석됩니다. 이는 크롬이 강철 표면에 단단히 부착된 산화 크롬 막을 형성하여 부식을 효과적으로 방지할 수 있기 때문입니다. 스테인리스 스틸의 크롬 함량은 일반적으로 14% 이상이지만 스테인리스 스틸이 녹에 완전히 영향을 받지 않는 것은 아닙니다.

해안 지역이나 대기 오염이 심한 곳에서는 공기 중에 다량의 염화물 이온이 포함되어 있으면 스테인리스 스틸의 노출된 표면에 녹반이 생길 수 있습니다. 그러나 이러한 녹반은 표면에만 국한되며 스테인리스 스틸의 내부 매트릭스를 부식시키지는 않습니다.

일반적으로 크롬 함량(Wcr)이 12%보다 큰 강철은 다음과 같은 특성을 나타냅니다. 스테인리스 스틸의 특성. 스테인리스강은 열처리 후 미세 구조에 따라 페라이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강 등 5가지로 분류할 수 있습니다, 마르텐사이트 스테인리스 스틸오스테나이트 스테인리스강, 오스테나이트-페라이트(듀플렉스) 스테인리스강, 침전 경화 스테인리스강으로 구성됩니다.

스테인리스 스틸은 일반적으로 매트릭스 구조에 따라 분류됩니다:

페라이트 스테인리스 스틸: 12% ~ 30% 크롬이 함유되어 있습니다. 내식성, 인성 및 용접성 크롬 함량이 증가함에 따라 개선됩니다. 다른 유형의 스테인리스강보다 염화물 응력 부식 균열에 대한 내성이 우수합니다.

오스테나이트 스테인리스 스틸: 18% 이상의 크롬과 약 8%의 니켈 및 소량의 몰리브덴을 함유하고 있습니다, 티타늄, 질소 및 기타 원소를 함유하고 있습니다. 종합적인 특성이 우수하고 다양한 매체에서 부식에 견딜 수 있습니다.

오스테나이트-페라이트 계 스테인리스강(듀플렉스): 오스테나이트의 장점과 페라이트계 스테인리스 스틸를 사용하여 초가소성을 나타냅니다.

마르텐사이트 스테인리스 스틸: 강도는 높지만 연성 및 용접성이 떨어집니다.

V. 탄소강 대 스테인리스강

색상: 스테인리스 스틸은 크롬과 니켈이 더 많이 함유되어 있어 은색과 같은 외관을 가집니다. 탄소강은 주로 탄소와 철로 구성되며 다른 성분은 적습니다. 금속 요소를 사용하여 주로 더 어두운 철색을 띠게 됩니다.

표면 텍스처: 다른 금속 성분 함량이 높은 스테인리스 스틸은 표면이 매끈합니다. 철과 탄소가 더 많이 함유된 탄소강은 표면이 거칠고 스테인리스 스틸의 매끄러움이 부족합니다.

자성: 탄소강은 표면에 자성을 띠고 있어 자석에 끌릴 수 있습니다. 스테인리스 스틸은 일반적으로 정상적인 조건에서는 자성을 띠지 않으며 자석에 끌릴 수 없습니다.

탄소 함량: 탄소강의 기계적 특성은 탄소 함량에 따라 달라지며, 탄소 함유량이 2% 미만인 강철은 일반적으로 합금 원소를 많이 첨가하지 않습니다. 반면 스테인리스 스틸은 내식성을 유지하기 위해 탄소 함량이 상대적으로 낮으며, 일반적으로 1.2%를 넘지 않습니다.

합금 함량: 탄소강에는 실리콘, 망간, 황, 인과 같은 소량의 합금 원소가 포함되어 있습니다. 스테인리스강은 주로 크롬과 니켈 등 합금 원소 함량이 12%를 초과하는 더 높은 함량의 합금 원소를 함유하고 있습니다.

내식성: 합금 함량이 낮은 탄소강은 내식성이 약합니다. 크롬과 니켈 함량이 높은 스테인리스 스틸은 내식성이 더 강합니다.

탄소강과 스테인리스강의 차이점은 주로 내식성에 있습니다. 그러나 스테인리스 스틸은 우수한 특성을 바탕으로 다른 유형의 스틸이 대체할 수 없는 기능을 실제 응용 분야에서 제공합니다.

예를 들어, 일부 내열성 스테인리스강과 표면 특성이 우수한 스테인리스강은 장식 재료로 널리 사용됩니다.

또한 스테인리스 스틸은 뛰어난 기계적 특성으로 다양한 제조 분야에서 없어서는 안 될 소재입니다.

탄소강이라고도 하는 일반 강철은 철과 탄소의 합금입니다. 탄소 함량에 따라 저탄소강, 중탄소강, 주철로 분류됩니다.

일반적으로 탄소 함량이 0.2% 미만인 강철을 저탄소강이라고 하며 연철 또는 순철이라고도 하고, 탄소 함량이 0.2~1.7%인 강철을 선철, 탄소가 1.7% 이상인 강철을 선강이라고 부릅니다.

1. 크롬 함량이 12.5% 이상인 강철은 외부 매체(산, 알칼리 염)에 의한 부식에 대한 저항성이 높기 때문에 스테인리스강이라고 합니다.

스테인리스 스틸은 강철의 내부 구조에 따라 마르텐사이트, 페라이트, 오스테나이트, 페라이트-오스테나이트, 침전 경화 타입으로 나눌 수 있으며, 국가 표준 GB3280-92에 따라 총 55가지 종류가 지정되어 있습니다.

일상 생활에서 우리는 오스테나이트 스테인리스강(일부에서는 니켈 스테인리스라고 부름)과 마르텐사이트 스테인리스강(일부에서는 '스테인리스 철'이라고 부르지만 과학적으로 부정확하고 오해하기 쉬운 명칭임)을 자주 접하게 됩니다.

오스테나이트 스테인리스강의 일반적인 등급으로는 0Cr18Ni9 또는 "304" 및 1Cr18Ni9Ti가 있습니다. 가위와 칼 제조에 사용되는 마르텐사이트계 스테인리스강은 주로 2Cr13 등급을 포함합니다, 3Cr13, 6Cr13, 7Cr17 등입니다.

2. 이 두 가지 유형의 스테인리스 스틸의 구성에 차이가 있으면 내부 금속 미세 구조가 달라집니다.

3. 오스테나이트 스테인리스 스틸은 크롬과 니켈 함량이 높기 때문에(크롬 약 18%, 니켈 4% 이상) 오스테나이트 내부 구조를 나타냅니다.

이 구조는 비자성이며 자석에 끌릴 수 없습니다. 스테인리스 스틸 파이프, 수건 걸이, 수저, 스토브 등과 같은 장식용 재료에 일반적으로 사용됩니다.

4. 마르텐사이트 스테인리스 스틸은 칼과 가위를 제조하는 데 사용됩니다. 절삭 공구는 날카로워야 하므로 일정한 경도를 가져야 합니다.

이 유형의 스테인리스 스틸은 열처리를 거쳐 내부 구조를 변경하고 경도를 높여야만 식기로 사용할 수 있습니다. 절단 도구.

하지만 이 유형의 스테인리스 스틸은 내부 구조가 강화된 마르텐사이트 계통이며 자성을 띠기 때문에 자석에 끌릴 수 있습니다.

따라서 단순히 자성만 보고 스테인리스 스틸인지 여부를 판단할 수는 없습니다.

VI. 스테인리스 스틸 심리스 파이프 대 탄소강 심리스 파이프

스테인리스 스틸 심리스 파이프와 탄소강 심리스 파이프의 차이점은 주로 이 두 가지 유형의 강철에 대한 설계 규칙이 서로 다르기 때문에 설계 규칙이 서로 호환되지 않는다는 것입니다. 차이점은 다음과 같이 요약할 수 있습니다:

첫째, 스테인리스 스틸은 냉간 가공 시 가공 경화라는 현상으로 인해 경화됩니다. 예를 들어, 구부리는 동안 횡방향과 종방향의 특성이 다른 이방성을 나타냅니다.

냉간 가공으로 인한 강도 증가는 특히 전체 면적에 비해 구부러진 면적이 작아 증가를 무시할 수 있는 경우 안전율을 높이는 데 활용할 수 있습니다.

둘째, 스테인리스 스틸의 응력-변형률 곡선은 탄소강과 다릅니다. 스테인리스강의 탄성 한계는 항복 응력의 약 50%로, 표준 규정에 따라 중간 탄소강의 항복 응력보다 낮습니다.

마지막으로 스테인리스강에는 항복점이 정의되어 있지 않습니다. 대신 항복 응력은 일반적으로 σ0.2로 표시되며 동등한 값으로 간주됩니다.

VII. 철강의 열처리 및 기계적 성능 지표

열처리 열처리는 가열과 냉각을 활용하여 금속의 물리적 특성을 조작하는 공정입니다. 열처리를 통해 특정 물리적 요구 사항을 충족하도록 강철의 미세 구조를 개선할 수 있습니다.

이 과정을 통해 얻을 수 있는 특성으로는 인성, 경도, 내마모성 등이 있습니다. 이러한 특성은 경화, 템퍼링과 같은 열처리 기술을 사용하여 얻을 수 있습니다, 어닐링및 표면 경화.

강화담금질이라고도 하는 담금질은 금속을 적절한 온도로 균일하게 가열한 다음 물이나 기름에 빠르게 담가 급격하게 냉각하거나 공기 또는 동결 영역에서 냉각하여 원하는 경도를 달성하는 것입니다.

템퍼링 는 경화 후 급격한 냉각으로 인한 응력으로 인해 강철이 부서지기 쉽고 파손되기 쉬우므로 경화 후에는 반드시 필요합니다.

이러한 취성을 제거하기 위해 강철을 적절한 온도 또는 색상으로 재가열한 후 급속 냉각하는 방식으로 템퍼링을 수행합니다.

이 공정은 강철의 경도를 약간 감소시키지만, 인성을 높이고 취성을 감소시킵니다.

어닐링 를 제거하는 데 사용되는 방법입니다. 내부 스트레스 을 강철에 넣고 균질화합니다. 이 공정에는 강철을 임계 온도 이상으로 가열한 다음 마른 재, 석회, 석면에 넣거나 용광로 내부에 밀봉하여 천천히 식히는 과정이 포함됩니다.

경도 는 재료가 외부 물체의 침투에 저항하는 능력을 말합니다. 일반적인 테스트 방법 강철 경도 는 공작물의 가장자리에 줄을 사용하는 것으로, 줄자국의 깊이가 경도의 정도를 나타냅니다.

하지만 이 방법은 정확도가 높지 않습니다. 최신 경도 테스트는 일반적으로 경도 시험기를 사용하여 수행합니다. 로크웰 경도 테스트는 가장 일반적으로 사용되는 테스트 중 하나입니다.

로크웰 경도 시험기는 다이아몬드 압자가 금속에 침투한 깊이를 측정하며, 침투 깊이가 깊을수록 경도가 낮아집니다. 침투 깊이는 다이얼을 통해 정확하게 판독할 수 있으며, 이 수치를 로크웰 경도 수치라고 합니다.

단조 단조는 금속을 두드려서 모양을 만드는 공정입니다. 강철을 단조 온도까지 가열하면 단조, 구부리기, 끌어당기기, 모양을 만들 수 있습니다. 대부분의 강철은 밝은 체리색으로 가열하면 단조하기 쉽습니다. 일반적인 방법 중 하나는 강철의 경도 는 담금질을 통해 이루어집니다.

취성 은 금속이 쉽게 부서지는 경향을 나타냅니다. 예를 들어 주철은 매우 부서지기 쉬우며 떨어뜨렸을 때 금이 갈 수도 있습니다. 취성과 경도 사이에는 밀접한 관계가 있으며, 일반적으로 경도가 높은 재료는 취성도 높습니다.

연성 (가단성이라고도 함)은 금속이 외부의 힘을 받았을 때 파단되지 않고 영구적으로 변형되는 능력을 말합니다. 연성 금속은 가느다란 와이어로 만들 수 있습니다.

탄력성 은 외부의 힘을 받아 변형되었다가 힘이 제거되면 원래의 모양으로 돌아가는 금속의 특성을 말합니다. 스프링 스틸은 탄성이 매우 높은 소재입니다.

가단성 라고도 합니다. 위조 가능성는 금속의 연성 또는 부드러움에 대한 또 다른 설명입니다. 가단성은 망치질이나 구르기를 가했을 때 파손되지 않고 변형되는 금속의 특성입니다.

인성 은 금속이 진동이나 충격을 견디는 능력입니다. 인성은 취성과 반대되는 개념입니다.