다양한 재질의 철강 제품을 만들기 위해...

Question

가장 먼저 용광로(고로 혹은 전기로)에서 쇳물을 만들때

최종 제품에 요구되는 물성과 특성을 맞추기 위해 쇳물 만들때나 만들고 난 후에

특성 성분을 빼거나 추가해서 넣거나 해서 그 강의 물성을 조정한다고 들었습니다.

일례로...C(탄소)의 함량을 조절하여 강하게도, 부드럽게도 한다고 하는데..

이런, 탄소는 기체 원소인데..쇳물에 어떻게 넣거나 빼거나 할수 있는거죠?

Answer 1

탄소는 철과 결합하여 다양한 특성의 강철을 만들어내는 중요한 합금 원소입니다. 철과 탄소의 합금은 철의 경도(Hardness), 강도(Strength), 탄성(Elasticity), 인성(Toughness) 등의 물리적 특성을 조절할 수 있습니다.

일례로, 탄소 함량을 높이면 강철은 더 경도가 높아지고, 따라서 강도가 증가하게 됩니다. 이런 강철은 고강도 강철이라고 불리며, 예를 들어 자동차 부품이나 건물의 구조물에 사용될 수 있습니다. 반대로, 탄소 함량을 낮추면 강철은 더 연성이 높아지고, 따라서 인성이 증가하게 됩니다. 이런 강철은 고인성 강철이라고 불리며, 예를 들어 도로의 재료나 철근으로 사용될 수 있습니다.

탄소 함량을 조절하기 위해서는 철과 탄소를 함께 용융하여 혼합된 쇳물을 만든 후, 원하는 탄소 함량에 맞게 특정량의 순수 철이나 다른 합금 원소를 첨가하여 조정합니다. 이러한 과정을 통해 철과 탄소의 비율을 조절하여 원하는 특성의 강철을 얻을 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

탄소는 기체 상태에서는 존재하지만, 고체 상태에서는 탄소 결정체인 다이아몬드, 석탄, 석유 등으로 존재합니다. 쇳물 제조 과정에서는 탄소를 첨가하여 강의 물성을 변화시키는데, 이를 위해서는 고체 상태의 탄소를 쇳물에 첨가해야 합니다.

이를 위해, 탄소를 함유한 물질인 코크스나 석탄을 용광로에 투입하여 고온에서 열분해시켜 가스와 탄소를 분리합니다. 이렇게 분리된 탄소는 쇳물과 반응하여 첨가됩니다. 탄소 함량을 높이면 강은 더욱 딱딱하고 단단한 물성을 가지게 되고, 반대로 탄소 함량을 낮추면 더욱 연성이 좋아집니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

흑연이나 다이아몬드 등등 탄소로만 이루어진 물질들은 상온에서 고체입니다.

이러한 탄소들을 철과 기타 합금과 섞어주면 결합력이 더 강해져 강성이 좋아집니다.

탄소는 산소와만나면 이산화탄소가되며 기체가 되기도 합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.탄소는 기체 상태의 원소입니다. 그러나 쇳물(주로 철과 탄소로 이루어진 합금)에는 탄소가 철과 결합하여 고체 상태로 존재합니다. 이러한 형태로 존재하는 이유는 철과 탄소 사이의 화학적인 결합이 형성되기 때문입니다.

쇳물은 주로 주철이라고도 불리며, 철에 탄소를 첨가함으로써 강도와 경도가 증가합니다. 이 과정은 주로 철과 석탄 또는 코크스(탄소의 형태)를 고온에서 반응시키는 공정을 통해 이루어집니다. 증기로 통과시킨 석탄 또는 코크스는 철과 화학 반응하여 탄소가 철과 결합하고, 이로 인해 쇳물이 형성됩니다.