이산화탄소가스아크용접기능사 기타재료 — 탄소강의 성질과 특수강, 주철의 조직

철강의 분류 기준은 탄소 함유량이다. 순철은 약 0.02% 미만, 강은 0.02~2.0%, 주철은 2.0~6.7%로 나눈다. 성질과 조직, 제작 방법은 탄소량에 따라 정해지는 결과이지 분류 기준이 아니다.

탄소량이 늘면 조직과 성질이 함께 바뀐다. 시멘타이트가 늘어 경도와 인장강도는 높아지지만, 탄성률, 열전도율, 비중, 열팽창계수는 거의 직선적으로 줄어든다. 물리적 성질이 증가한다는 설명은 방향이 반대다. 조직은 아공석강이 페라이트와 펄라이트, 공석강이 전부 펄라이트, 과공석강이 펄라이트와 시멘타이트다.

온도에 따른 메짐도 구분한다. 탄소강을 200~300도로 가열하면 연신율과 단면 수축률이 상온보다 떨어지고 단단하고 깨지기 쉬워지며 표면에 청색 산화피막이 생긴다. 이것이 청열메짐이다. 800~1000도 부근에서 황이 원인이 되는 것은 적열메짐이다.

특수강은 첨가 원소로 성질을 만든다. 고속도강은 크롬, 텅스텐, 바나듐, 코발트를 넣어 500~600도에서도 경도가 떨어지지 않는 적열경도와 내마멸성을 얻은 절삭 공구강이다. 질화용 강은 알루미늄을 넣어 질소와 결합한 질화알루미늄을 만들게 하여 질화를 촉진하고 단단한 경화층을 얻는다. 크롬 13%, 탄소 0.2% 이하의 크롬 스테인리스강은 페라이트계이며 니켈을 넣지 않는다. 질산 같은 산화성 산에는 잘 견디지만 황산과 염산 같은 비산화성 산에는 부식된다. 마텐자이트계 스테인리스강은 내식성을 니켈과 몰리브덴 첨가로 개량한다.

주철의 성질은 탄소와 규소가 좌우한다. 규소와 탄소가 많을수록 비중이 작아지고 용융온도가 낮아진다. 유리탄소가 많아야 투자율이 커지고, 규소와 니켈은 고유저항을 높인다. 주철은 산에는 약하고 알칼리에는 강하다. 마우러 조직도는 탄소량과 규소량을 두 축으로 삼아 백주철, 반주철, 회주철의 조직 분포를 나타낸다. 망간은 축이 아니고, 흑연과 시멘타이트의 양은 그 결과다.