이산화탄소가스아크용접기능사 합금강 — 원소를 넣어 성질을 바꾼 강

합금 원소는 역할이 정해져 있다. 니켈은 강인성과 내식성, 내산성, 저온 충격 저항을 높인다. 크롬은 내식성과 내산화성을 높이고, 망간은 탈산과 함께 황을 묶어 적열취성을 줄인다. 몰리브덴은 고온 강도와 인성을 높이고 저온 취성을 방지한다. 텅스텐과 바나듐도 주요 합금 원소다. 흑연은 탄소가 유리된 주철의 조직 성분이지 합금강에 넣는 원소가 아니다.

특수 원소를 넣는 목적은 결정립을 조정하고, 변태 속도를 바꿔 경화능을 높이고, 소성 가공성을 개량하는 것이다. 황은 뜨거울 때 잘 갈라지는 적열취성을 일으키는 유해 원소이므로 성능을 높이려 넣는 특수 원소가 아니다.

철강은 탄소 함유량으로 대분류한다. 순철은 0.02% 이하, 강은 0.02~2.11%, 주철은 2.11% 이상이다. 선철은 용광로에서 나온 상태를 이르는 말이고, 주강과 주물은 주조 방식으로 붙인 이름이라 탄소량 분류가 아니다.

합금강은 탄소강보다 결정립이 미세해 강도와 인성이 좋고 내식성, 내마멸성, 고온강도도 개선된다. 결정립이 굵어지는 조대화는 취성을 부르는 결점이므로 좋은 성질이 아니다.

고장력강은 강도가 높아 같은 강도를 내는 데 필요한 판 두께를 줄일 수 있다. 그래서 구조물이 가벼워지고 재료와 용접 공수가 줄며 내식성도 좋아진다. 무거워진다는 설명은 목적과 반대다.

내식강 가운데 가장 대표적인 것은 스테인리스강이다. 크롬을 다량 넣어 표면에 부동태 피막을 만들어 녹과 산에 견디게 한 합금강이며, 불수강이라고도 부른다. 구조용 합금강으로는 크롬-몰리브덴강이 대표적이다. 담금질이 쉽고 뜨임메짐이 적으며 열간가공과 다듬질이 쉽고 용접성과 고온강도가 좋아 보일러와 배관재에도 쓰인다.

니켈-철 합금도 쓰임이 뚜렷하다. 플래티나이트는 니켈을 약 46% 넣은 합금으로 열팽창계수가 유리와 비슷해 전구와 진공관의 도입선에 쓰이고 백금 대용으로도 쓴다. 인바는 니켈 36%로 열팽창이 매우 작고, 엘린바는 탄성률이 일정하며, 퍼멀로이는 투자율이 큰 자성 재료다. 콘스탄탄은 구리-니켈계 저항 재료이므로 니켈-철 합금이 아니다.