철강의 단단함은 어떻게 만들어지나요
철의 단단함을 경도? 라고 하잖아요
그런데 문득 그 단단함을 어떻게 만들어내게 되는걸까요
철광석을 녹여서 철로 만드는데 경도대로 무른거 단단한거등 어떻게 만들어질까요
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
강철은 함유성분, 제조법, 사용용도 등 다양한 기준을 가지고 분류할 수 있다. 가장 일반적으로는 함유성분으로 분류하는데, 크게 다음과 같다. 현대의 도검용 강재 문서로.
탄소강 - 단순하게 탄소함량이 주가 되고 그 외에 철강재료에 자연적으로 4가지의 원소(규소[4], 망간[5], 황, 인)[6]만이 소량 함유된 것. 대부분 10xx의 이름을 가지며 xx는 대략적인 탄소 함량(0.xx %)를 의미한다. 당연히 숫자가 클수록 고탄소강이다. 가령 콜드 스틸 사에서 즐겨 쓰는 1055 강은 탄소함량 0.55%의 탄소강이라는 뜻이다.
합금강 - 탄소를 제외한 4개의 함유원소 중 특정 원소의 함량이 탄소강의 기준치보다 높거나 탄소와 이 4개의 원소 이외의 다른 원소[7]들이 함유된 것. 즉 이쪽도 어쨌든 대부분 탄소는 들어간다. 제조사에 따라 이름이 천차만별이며, 실험적인 것까지 합하면 수백 수천 가지가 넘는다.
스테인리스강 - 합금강 중 내식성에 주안점을 둔 것.
크로몰리
다만 업계나 산업현장, 요식업계(특히 칼 품질을 가장 많이 따지는 일식) 등에서는 탄소강/합금강 분류보다는 탄소강/스테인리스강 분류를 더 많이 쓰는 편이다. 즉 '합금강이지만 스테인리스강은 아닌' 강재도 모조리 탄소강으로 분류하는 식. 이 기준대로면 5160이나 6150 스프링강 등 탄소강에 미량의 크롬을 넣은 강재부터, 고급 공구강(Tool Steel)이나 고속도강(High Speed Steel, 일명 하이스강) 등 카바이드를 집어넣어 경도를 높인 특수강들도 탄소강으로 분류된다.[8] 실사용의 측면에서는 녹이 스는지 여부가 가장 직접적으로 와닿는 특징이기 때문인 듯 하지만, 아무래도 엄밀한 과학적 분류는 아니다보니 많은 오해를 낳기도 한다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
철의 종류는 철 속에 들어있는 탄소 함유량을 기준으로 크게 순철(Armco), 선철(Pig Iron), 강(Steel)으로 구분한다. 철은 탄소가 적게 들어 있을수록 부드럽고 잘 늘어나는 성질을 가지는 반면, 탄소가 많으면 경도(硬度)가 높아지고, 강해지기 때문에 부서지거나 부러지기 쉽다
철의 종류는 크게 3가지
철의 종류는 철 속에 들어있는 탄소 함유량을 기준으로 크게 순철(Armco), 선철(Pig Iron), 강(Steel)으로 구분한다. 철은 탄소가 적게 들어 있을수록 부드럽고 잘 늘어나는 성질을 가지는 반면, 탄소가 많으면 경도(硬度)가 높아지고, 강해지기 때문에 부서지거나 부러지기 쉽다.순철은 전기용 재료나 실험용
순철은 탄소 함량이 0.035% 이하이고, 불순물(규소, 망간, 인, 유황 등)이 거의 없는 순도 99.9% 이상의 철이다. 순철을 만드는 과정은 아주 복잡하고 까다로운데 철에 들어있는 불순물을 완전히 제거하기가 어렵기 때문이다. 천연적으로는 유성이 지구에 도달한 운석의 형태로 존재한다고 한다. 불순물이 거의 없는 순철은 재질이 너무 연해서 그 용도가 한정되어 기계구조용에는 거의 쓰이지 않고 전기용 재료나 철강의 성질을 알아보는 실험용 등으로 주로 사용된다.무쇠가 바로 선철
마징가Z에서 말하는 무쇠는 철의 종류에서 보면 선철에 해당된다. 사실 일반적으로 철이라 부르는 것의 대부분이 바로 선철과 강인데, 그 중 선철은 탄소 함량이 1.7% 이상 들어있는 제품으로 무쇠 혹은 주철로 불린다.선철은 철광석을 원료로 고로에서 만들어지는데 철광석의 제련과정 중 코크스가 열원으로 사용되기 때문에 비교적 많은 탄소가 포함된다. 일반적으로 사용하는 선철은 3.5%~4.5%의 탄소를 함유하고 있으며, 전성과 연성이 거의 없어 그대로는 가공할 수 없다는 단점이 있다. 과거 우리가 쓰던 무쇠솥을 망치로 쳐서 충격을 주면 쩍 갈라지는 이유가 바로 이 때문이다.
그런 이유에서 마징가Z를 실제로 만든다면 절대 무쇠로는 만들지 않을 것이다. 하지만 선철은 용융점이 1,150℃~1,250℃로 비교적 낮고 용해하기 쉬워 각종 주물을 만드는 원료로 사용되고 있다.
질기고 강한 강
마지막으로 강은 선철을 재정련하여 탄소 함량을 0.035%~1.7% 수준으로 낮춘 것이다. 강은 충격에 강하고, 질기며, 늘어나는 성질이 있어 자동차, 조선, 기계, 건축, 가전제품, 공업용 소재 등 산업 현장에서 가장 많이 사용된다. 주로 탄소 함량이 0.04%~0.6% 정도인 것이 많이 쓰인다.한편 강은 탄소강과 특수강이 있는데, 강에 다른 금속 원소가 많이 포함되지 않고 주로 탄소만 함유된 것을 탄소강 또는 보통강이라 하고, 니켈, 크롬, 망간, 텅스텐, 몰리브덴 등의 특수한 금속 원소가 포함된 강을 특수강 또는 합금강이라 한다.
출처: POSCO연구소 이종민 연구원 https://asgi2.tistory.com/18352356
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
철은 담금질이 급냉 즉 빠르게 철강금속을 물과 기름을 이용해서 식히고 또 데우고 빠르게 식혀. 쇠를 단단하게 만드는 과정입니다.
