강의 5대원소와 특징

강의 5대 원소 

 

 

강의 5대원소에는 C, Si, Mn, S, P이 있다. 

 

 

C(탄소)

 

탄소(C) 는 강에 약 0.2%~2%가 포함되며 C의 증가에 따라 탄소강의 항복강도와 인장강도를 증가시킨다. 

탄소강은 α- Fe와 Fe3C의 혼합조직이다. 

탄소가 많아질 때의 특징 

비열, 전기저항, 항자력 증가

인장강도, 경도, 항복점증가 

비중, 열팽창계수 열전도도감소

연신율, 단면수축률, 충격치감소

 

 

200~300℃에서 가장 취약하게 되는데 이것을 청열취성 또는 청열메짐이라한다. 

 

-70℃ 부근에서 충격치가 0에 가깝게 되고 이로 인하여 취성이 생기는 현상 - 저온취성

 

 

 

 

Mn(망간)

 

 

제강시에 탈산, 탈황제로 첨가되어 탄소강 중에 0.2~1.0% 함유되며 Mn의 일부는 강 중에 고용되고 나머지는 MnS로 결정립계에 혼재해 있다. 

 

Mn의 역할

 

강의 담금질 효과를 증대시켜 경화능이 커진다. 

강의 연신율을 그다지 감소시키지 않고 강도, 경도, 인성을 증대시킨다.

고온에서 결정립성장을 억제시킨다.

주조성을 좋게 하며 S와 결합하여 강중 S% 를 낮춘다. 

강의 점성을 증가시키고 고온가공성은 향상시키나 냉간가공성은 불리하다. 

 

 

 

 

Si(규소)의 역할 

 

선철과 탈산제로부터 잔류하게 되며 보통 탄소강 중에 0.1~0.35%를 함유한다.

인장강도, 탄성한계, 경도를 향상시킨다.

연신율과 충격값을 감소시킨다. 

결정립을 조대화 시키고 가공성을 해친다. 

용접성을 저하시킨다. 

 

 

 

P(인)의 역할

 

 

결정립을 조대화시킨다.

강도와 경도를 증가시키고 연신율은 감소시킨다.

실온에서 충격치를 저하시켜 상온취성(Cold shortness)의 원인이 된다.

Fe3P는 MnS, MnO 등 편석인 고스트선(Ghost line)을 형성하여 강의 파괴 원인이 된다. 

 

 

 
S(황)의 역할

 

강 중의 황은 FeS, MnS로 존재하며, Mn의 양이 부족할 때 FeS의 형태로 존재한다.

S의 함량이 0.02% 이하일지라도 강도, 신율, 충격치를 감소시킨다.

FeS는 융점(1139℃)이 낮아 열간가공 시 균열을 발생시키는 적열취성의 원인이 된다. 

공구강에서는 0.03% 이하, 연강에서는 0.05% 이하로 제한한다. 

강 중의 S분포를 알기 위한 설퍼 프린트법이 있다.