화학원소가 강판의 성질에 미치는 영향
탄소 함량이 2.11% 미만인 철-탄소 합금을 강철이라고 합니다.강철에는 철(Fe), 탄소(C) 등의 화학성분 외에도 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 산소(O), 질소( N), 니오븀(Nb) 및 티타늄(Ti) 강철 특성에 대한 일반적인 화학 원소의 영향은 다음과 같습니다.
1. 탄소(C): 강철의 탄소 함량이 증가하면 항복강도와 인장강도는 증가하지만 가소성과 충격강도는 감소합니다.그러나 탄소 함량이 0.23%를 초과하면 강의 용접성이 저하된다.따라서 용접에 사용되는 저합금 구조강의 탄소 함량은 일반적으로 0.20%를 초과하지 않습니다.탄소 함량이 증가하면 강철의 대기 내식성이 감소하고 고탄소강은 야외에서 부식되기 쉽습니다.또한 탄소는 강철의 저온 취성과 노화 민감도를 증가시킬 수 있습니다.
2. 규소(Si): 규소는 제강 공정에서 강력한 탈산제이며 킬드강의 규소 함량은 일반적으로 0.12%-0.37%입니다.강철에 실리콘 함량이 0.50%를 초과하면 실리콘을 합금원소라고 합니다.실리콘은 강철의 탄성 한계, 항복 강도 및 인장 강도를 크게 향상시킬 수 있으며 스프링 강철로 널리 사용됩니다.담금질 및 템퍼링된 구조용 강철에 1.0~1.2%의 실리콘을 추가하면 강도가 15~20% 증가할 수 있습니다.실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 크롬과 결합하면 내식성, 내산화성을 향상시킬 수 있으며 내열강 제조에 사용할 수 있습니다.실리콘을 1.0~4.0% 함유한 저탄소강은 투자율이 매우 높아 전기산업의 전기강판으로 사용됩니다.실리콘 함량이 증가하면 강의 용접성이 저하됩니다.
3. 망간(Mn): 망간은 좋은 탈산제, 탈황제이다.일반적으로 강철에는 0.30-0.50%의 망간이 포함되어 있습니다.탄소강에 망간을 0.70% 이상 첨가하면 '망간강'이라고 합니다.일반 강철에 비해 인성이 충분할 뿐만 아니라 강도와 경도가 높아 강철의 담금질성과 열간 가공성이 향상됩니다.망간을 11~14% 함유한 강재는 내마모성이 매우 높아 굴삭기 버킷, 볼밀 라이너 등에 많이 사용됩니다. 망간 함량이 증가하면 강의 내식성이 약화되어 용접 성능이 저하됩니다.
4. 인(P) : 일반적으로 인은 철강에 함유된 유해원소로 강의 강도를 향상시키지만 강의 가소성 및 인성을 감소시키고 강의 냉간 취성을 증가시키며 용접성 및 냉간 굽힘성을 저하시킨다. .따라서 일반적으로 강철의 인 함량은 0.045% 미만이 필요하며 고품질 강철에 대한 요구 사항은 더 낮습니다.
5. 황(S): 황은 일반적인 상황에서도 유해한 원소입니다.강철을 열간 취성으로 만들고, 강철의 연성 및 인성을 감소시키며, 단조 및 압연 시 균열을 유발합니다.황은 또한 용접 성능에 해롭고 내식성을 감소시킵니다.따라서 일반적으로 황 함량은 0.055% 미만이며, 고급강의 경우 0.040% 미만입니다.강철에 황을 0.08~0.20% 첨가하면 가공성을 향상시킬 수 있는데, 이를 흔히 쾌삭강이라고 합니다.
6. 알루미늄(Al): 알루미늄은 강철에서 일반적으로 사용되는 탈산제입니다.강철에 소량의 알루미늄을 첨가하면 입자 크기가 미세해지고 충격 인성이 향상될 수 있습니다.알루미늄은 또한 내산화성과 내식성을 갖고 있습니다.알루미늄과 크롬 및 실리콘의 조합은 강철의 고온 박리 성능과 고온 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다.알루미늄의 단점은 강의 열간가공성, 용접성, 절삭성에 영향을 미친다는 점이다.
7. 산소(O)와 질소(N): 산소와 질소는 금속이 녹을 때 용광로 가스에서 유입될 수 있는 유해 원소입니다.산소는 강철을 뜨겁게 부서지기 쉽게 만들 수 있으며 그 영향은 황보다 더 심각합니다.질소는 강철의 저온 취성을 인과 비슷하게 만들 수 있습니다.질소의 노화 효과는 강철의 경도와 강도를 증가시킬 수 있지만, 특히 변형 노화의 경우 연성과 인성이 감소합니다.
8. 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti): 니오븀, 바나듐, 티타늄은 모두 결정립 미세화 원소입니다.이러한 원소를 적절하게 첨가하면 강철 구조를 개선하고 입자를 미세화하며 강철의 강도와 인성을 크게 향상시킬 수 있습니다.