강철의 다양한 종류와 등급

에 따르면 세계 철강 협회, 2020년 전 세계에서 생산된 조강은 1억 8,800만 톤에 달합니다. 이는 엄청난 수치이며, 과학자들은 물리적, 화학적 구성이 다른 다양한 종류의 강철을 발견했습니다.

강철의 종류에 따라 강도, 내구성 및 전반적인 특성이 다릅니다. 이 가이드에서는 다양한 유형의 강철과 그 등급 체계를 살펴봅니다. 학생이든 숙련된 엔지니어이든 이 글은 모두에게 똑같이 중요한 내용이 될 것입니다.

스틸 소개

가장 간단하게 말하자면, 강철은 주로 철과 탄소를 결합하여 만들어집니다. 그러나 강철에는 다른 불순물과 원소가 존재합니다. 철과 탄소를 포함한 이러한 불순물과 원소는 강철의 특성에 영향을 미칩니다.

앞서 말했듯이 강철은 세계에서 가장 많이 생산되는 원소 중 하나입니다. 그 이유는 다재다능하고 강력하며 내구성이 뛰어나기 때문입니다. 강철은 주방용품부터 유명 제조 회사까지 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 다재다능한 구성과 특성 덕분입니다.

3500개 이상의 강철 등급이 있다는 사실로 구성의 다양성을 상상할 수 있습니다. 각 등급마다 물리적, 화학적 구성이 다릅니다. 이러한 모든 강종은 산업 수준에서 다양한 용도로 사용됩니다. 

강철은 경도를 더하는 탄소가 존재하기 때문에 매우 훌륭합니다. 흥미로운 점 중 하나는 강철이 그리 비싸지 않다는 것입니다. 따라서 엔지니어가 건물과 자동차 및 항공 우주와 같은 기타 산업에서 사용할 수 있는 실용적인 옵션입니다.

강철의 종류

앞서 말했듯이 강철에는 다양한 종류와 등급이 있습니다. 그러나 오늘날 세계에서 사용되는 강철의 대부분을 차지하는 몇 가지 유형이 있습니다. 아래 섹션에서 이러한 유형에 대해 설명하고 이해를 돕겠습니다.

1- 탄소강

연강이라고도 하며 가장 일반적인 유형입니다. 많은 산업 분야에서 다양한 제품을 생산하기 위해 사용합니다. 다양한 분야에서 광범위하게 사용되는 이유는 내구성과 견고성 때문입니다. 다양한 유형이 있습니다. 탄소강, 화학 성분에 따라 각 유형마다 다른 사용성을 제공합니다.  

• 저탄소 강재: 이 유형의 탄소강은 탄소 함유량이 적기 때문에 매우 부드럽고 민감합니다(최대 0.3%). 연강이라고도 합니다. 엔지니어는 이를 사용하여 시트 등을 만듭니다. 이 강철에 압력을 가하면 판재와 기타 물건으로 변환됩니다.
• 중간 탄소강: 저탄소강보다 더 견고하며 탄소 함유량이 더 많습니다(0.3~0.6%). 이 유형의 장점은 뛰어난 내구성을 제공한다는 것입니다. 강도와 경도가 높기 때문에 자동차 산업에서 많이 사용됩니다. 
• 고탄소강: 중장비 산업에서 가장 중요한 탄소강 유형입니다. 0.6%에서 2.1%에 이르는 코베인이 포함되어 있습니다. 용도는 다양하며 엔지니어들은 건축과 같이 강도가 필요한 곳에 사용합니다.

그리고 연강과 탄소강의 차이점 탄소 함량에 있습니다. 탄소 함량의 차이에 따라 기계적 특성이 달라집니다. 연강은 견고한 탄소강보다 부드럽고 연성이 높습니다.

2- 합금강

이름에서 알 수 있듯이 이 유형의 강철은 합금에 존재합니다. 크롬 및 니켈과 같은 다른 원소와 강철을 혼합하여 만들어집니다. 이러한 합금강 는 녹과 부식에 대한 내성으로 잘 알려져 있습니다. 

강철에 첨가된 다른 원소는 산소와 접촉할 때 산화철(녹)의 발생을 막습니다. 예를 들어 강철에 크롬이 혼합되어 있다고 가정해 보겠습니다. 이 경우 크롬은 산소와 반응하여 강철이 산화철을 만드는 대신 산화크롬을 형성합니다. 산화 크롬 층은 녹슬지 않고 강철을 부식으로부터 보호합니다.

다음은 강철과 합금하는 데 사용할 수 있는 다른 원소 목록입니다.

각 원소는 서로 다른 특성을 제공합니다. 코발트강 합금은 뛰어난 내열성을 제공합니다. 마찬가지로 몰리브덴 강철 합금은 우수한 내열성을 제공합니다. 따라서 이 원소로 만든 모든 합금은 각기 다른 특수성을 갖습니다.

3- 스테인리스 스틸

스테인리스 스틸은 최소 10.5%의 크롬으로 구성되어 있습니다. 위에서 언급했듯이 크롬은 산소와 반응할 때 산화크롬을 만드는 독특한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 크롬으로 제품을 만들 때 스테인리스 스틸, 이 산화 크롬 층으로 인해 녹이 슬지 않습니다.

산화 크롬 층은 스테인리스 스틸 표면에 나타나지 않으며 눈에 보이지 않습니다. 그러나 강철에 존재하는 철이 산소와 반응하여 산화철 층(녹 또는 부식)을 형성하는 것을 허용하지 않습니다. 이러한 유형의 강철은 녹슬지 않는 제품을 만드는 데 사용됩니다.

빠른 참고 사항: 합금과 스테인리스 스틸은 서로 다르다는 점을 명심하세요. 그 특성과 용도 또한 다양합니다. 자세한 내용은 합금과 스테인리스 스틸 가이드에서 비교해보세요.

4- 코팅 강철

이 유형에서는 엔지니어가 강철에 코팅을 적용하여 강철을 단단하고 안전하게 녹슬지 않게 유지합니다. 예를 들어 제조업체가 습한 환경에서 사용할 제품을 만드는 경우 얇은 코팅을 적용합니다. 

코팅은 산화철 층을 허용하지 않고 앞으로 몇 년 동안 강철을 좋은 상태로 유지합니다. 가장 간단한 예는 코팅 강철 는 녹과 자외선으로부터 안전하게 보호하고 아름답게 보이도록 얇은 페인트 층을 칠하는 것입니다.

5- 공구강

공구강은 열을 견디는 능력으로 인해 잘 알려져 있습니다. 이 유형의 강철은 또한 견고하다는 것을 나타냅니다. 일반적으로 드릴 및 톱날과 같은 도구와 장비를 만드는 데 사용됩니다. 이 장비는 견고한 온도를 견디고 연마재를 빠르게 마모시킬 수 있습니다.

공구강을 만들기 위해 강철과 함께 다양한 원소를 사용할 수 있습니다. 하지만 텅스텐, 크롬, 바나듐은 공구강에서 가장 많이 사용되는 원소 중 하나입니다. 강철의 종류는 무수히 많다는 것을 명심하세요. 강철의 종류는 무수히 많다는 것을 명심하세요.

다른 유형으로는 스프링, 아연 도금, 고속, 풍화 및 전기 강철, 하지만 모두 논의하는 것은 불가능합니다. 게다가 이러한 유형은 유명하지 않고 최소한의 강철을 차지합니다.

강철 등급 시스템

앞서 말했듯이 수천 가지 종류의 강철은 화학 성분과 특성이 다양합니다. 잘 정리된 분류 시스템을 통해 이를 연구하고 분석할 수 있습니다.

그래서 과학자들은 완벽한 등급 시스템을 만들었습니다. 이 시스템은 화학 성분과 특성에 따라 각 유형에 특정 등급을 부여합니다. 이러한 등급을 사용하면 과학자와 정부 기관이 유형을 쉽게 인식하기가 더 쉽습니다.

각 유형에는 등급과 유용성이 있습니다. 따라서 과학자가 특정 스타일이 필요한 무언가를 만들면 지정된 등급을 사용하게 됩니다. 이 범용 등급 시스템 덕분에 다양한 강종을 쉽게 이해하고 분석할 수 있습니다.

현재 전 세계적으로 두 가지 등급 시스템이 사용되고 있습니다. 아래 섹션에서 이 두 가지 등급 시스템이 어떻게 다른지 설명하겠습니다.

1- SAE 등급 시스템

미국철강협회(AISI)와 미국자동차공학회(SAE)는 SAE 등급 시스템을 도입했습니다. 이 등급은 화학 성분에 따라 강재를 분류합니다. 4자리 번호 체계라고도 합니다. 그 이유는 이 시스템이 각 강종에 4개의 숫자를 부여하기 때문입니다.

이 채점 시스템이 부여하는 네 가지 숫자의 세부 내역은 다음과 같습니다:

1- 첫 번째 번호

첫 번째 숫자는 더 많은 양이 존재하는 합금 원소를 나타냅니다. 즉, 주요 합금 원소를 나타냅니다. 예를 들어, 1은 강철로 만든 합금에 탄소가 존재한다는 의미입니다. 마찬가지로 2는 강철의 주요 합금으로 니켈이 2개 존재함을 의미합니다. 목록은 계속 이어집니다. 다음은 다른 합금 원소에 대한 번호입니다.

2초 번호

SAE의 두 번째 숫자 성적 은 강철에 존재하는 합금 원소의 양 또는 농도를 나타냅니다. 과학자들은 강철의 두 번째 숫자를 보고 해당 강철의 화학 성분을 즉시 파악할 수 있습니다.

3- 세 번째 및 네 번째 숫자

강종의 세 번째와 네 번째 숫자는 강종에 포함된 탄소 농도를 나타냅니다. 일반적으로 100분의 1 퍼센트로 표시됩니다. 예를 들어 1020 강철의 경우 탄소 농도는 0.20%입니다.

2- ASTM 등급 시스템

ASTM 등급 시스템은 더 신뢰할 수 있고 포괄적인 것으로 간주됩니다. SAE 등급 시스템과 달리 강철의 화학적, 물리적, 기계적 특성과 같은 다양한 요소를 기반으로 합니다. 이 등급 시스템은 이해하기 쉽습니다.

ASTM 등급에서는 재료에 문자 접두사가 지정됩니다. 이 문자 뒤에는 숫자가 붙습니다. 이 숫자는 재료의 특성, 동작, 생산 및 사용성을 설명하는 특정 규칙 집합을 나타냅니다. 

예를 들어, 문자 A는 철 금속을 나타냅니다. 비슷한 문자 B는 비철금속을 나타냅니다. 목록은 계속 이어집니다. 숫자는 과학자가 ASTM 등급 시스템에서 이미 설정한 일련의 규칙을 나타냅니다.

철강은 환경 친화적이고 지속 가능한가요?

전통적인 방식으로 철강을 생산하면 CO2가 환경으로 배출됩니다. CO2 배출은 온실가스로 작용하여 전반적인 기후 변화에 영향을 미쳤기 때문에 위험했습니다. 하지만 지금은 상황이 달라졌습니다.

현대의 제철 기술은 CO2를 많이 배출하지 않는 전기 아크로(EAF)를 사용하여 전체 철강 생산 공정을 친환경적으로 만듭니다. 게다가 철강은 쉽게 재생할 수 있습니다.

아크 용광로는 철광석을 사용하여 강철을 제조하지 않습니다. 대신 고철을 원료로 사용합니다. 철광석을 사용하지 않기 때문에 환경오염을 유발할 수 있는 이산화탄소 가스를 배출하지 않습니다.

지속 가능성에 관한 한, 강철은 재생 가능합니다. 강철을 아무리 오래 재활용해도 모양과 전체적인 가치는 그대로 유지됩니다. 무엇보다도 강철은 재활용이 빠르므로 더 빨리 얻을 수 있습니다.

지속 가능성을 나타내는 또 다른 필수 요소는 철강 생산에 필요한 에너지입니다. 흥미로운 점은 생산에 더 적은 에너지가 필요하다는 것입니다. 예를 들어, 다음과 같은 에너지만 필요합니다. 40%의 에너지 1960년에 1톤의 강철을 생산하는 데 필요한 양입니다.

이 상태는 시간이 지남에 따라 철강 생산에 필요한 에너지가 감소하고 있음을 보여줍니다. 이는 철강 생산이 지속 가능하다는 녹색 신호입니다. 현대 기술의 사용으로 인해 위험한 가스의 배출도 통제되고 있으며, 이는 또 다른 장점입니다.

결론

강철은 다재다능하며 거의 모든 산업 분야에서 유용하게 사용됩니다. 강철을 사용하지 않는 생활 분야가 있을까요? 없다고 생각합니다. 좋은 점은 대규모로 생산되고 있다는 것입니다. 새롭고 다양한 유형이 등장하고 있으며 이는 미래에 좋은 일이 될 것입니다.

무엇보다도 생산 공정이 환경에 나쁘지 않다는 점이 큰 장점입니다. 이 가이드에서는 강철의 종류와 강철의 종류에 따라 등급과 분류를 부여하는 등급 시스템에 대해 설명했습니다. 도움이 되셨기를 바랍니다!