침투비파괴검사기사 탄소강 — 철-탄소 상태도와 금속조직·성질

Fe-C 상태도에서 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 섞인 조직이며, 펄라이트 형성은 오스테나이트의 공석반응(eutectoid reaction)으로 일어나는 현상이다. 펄라이트 생성은 오스테나이트가 두 상으로 동시에 변태하는 공석반응에 해당한다는 점을 기억한다.

탄소 함량에 따라 강의 상온 조직이 달라지며, 과공석강은 시멘타이트(Fe3C)와 펄라이트의 혼합 조직을 가지는 특징이 있다. 과공석강의 상온 조직은 초석인 시멘타이트와 펄라이트의 존재로 요약할 수 있다.

회주철은 흑연의 존재로 인해 취성 재료 특성을 보이며 상온에서 소성변형이 잘 일어나지 않는다. 반대로 구상흑연주철은 흑연이 구상으로 분포하여 인성과 가공성이 향상되는 조직적 특징을 갖는다.

스테인리스강에서는 부동태 피막이 내식성의 핵심이며, 천공 부식을 예방하려면 탄소를 낮춰 크롬의 소모를 막고 니켈·크롬·몰리브덴 같은 내식성 원소를 늘려 피막을 안정화해야 한다. 할로겐 이온 고농도 등 부동태 피막을 파괴하는 환경은 피해야 한다.

잔류 오스테나이트는 일반 냉각으로 완전히 변태하지 않을 수 있으며, 이를 마텐자이트로 변태시키기 위해 영하 온도까지 냉각하는 서브제로 처리를 활용한다. 서브제로 처리는 잔류 오스테나이트 제거와 치수 안정성 확보를 목적으로 한다.

해드필드강(고망간강)은 충격에 강하고 가공경화성이 크나 열전도율이 낮고 열팽창 계수가 커서 열처리나 용접 시 열변형과 균열 발생에 유의해야 한다.