합금강

저합금강
저합금강은 금속 구성의 8% 미만을 구성하는 합금 원소를 함유한 강입니다. 이러한 합금 원소는 강철의 기계적 특성을 향상시키기 위해 첨가됩니다. 예를 들어, 몰리브덴은 강도를 향상시킵니다. 니켈은 금속의 인성을 증가시키고 크롬은 고온 강도, 내식성 및 경도를 증가시킵니다.
저합금강은 제조 및 건설 산업에서 널리 사용됩니다. 이 강철의 일반적인 용도로는 군용 차량, 건설 장비, 선박, 파이프라인, 압력 용기, 구조용 강철 및 석유 시추 플랫폼이 있습니다.

고강도 저합금(HSLA)강
고강도 저합금(HSLA)강 또는 미세 합금강은 고강도와 우수한 대기 내식성을 모두 제공합니다. HSLA 강에는 내후성 강, 침상 페라이트 강, 펄라이트 감소 강, 이중상 강, 제어 압연 강, 미세 합금 페라이트-펄라이트 강 등 6가지 주요 범주가 있습니다. 일반적으로 내식성을 높이기 위해 구리, 크롬, 인, 실리콘을 사용하고 강도를 높이기 위해 바나듐, 니오븀, 티타늄, 구리를 사용합니다. HSLA 강의 뛰어난 강도로 인해 성형이 어려울 수 있습니다.
HSLA는 자동차 산업에서 널리 사용됩니다. 열간압연 HSLA 강철은 서스펜션 시스템, 섀시, 휠 및 시트 메커니즘에 사용할 수 있습니다. 냉간 압연된 HSLA 강은 보강재 및 시트 브래킷에 사용될 수 있습니다.

고합금강
고합금강은 전체 철강 조성의 8%가 넘는 높은 합금 함량으로 구별됩니다. 고합금강을 제조하는 데는 비용이 많이 들고 작업하기도 까다로울 수 있습니다. 그러나 이러한 등급은 경도, 내식성 및 인성으로 인해 자동차 응용 분야, 구조 부품, 화학 처리 및 발전 장비에 적합합니다.

스테인레스 스틸
스테인레스강은 가장 잘 알려진 합금강 중 하나이며 내식성이 가장 뛰어납니다. 일반적으로 강철 구성의 약 11-30%를 구성하는 주요 합금 원소로 니켈, 크롬 및 몰리브덴의 조합이 있습니다. 스테인레스강에는 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트의 세 가지 유형이 있습니다.
오스테나이트강은 일반적으로 광업, 화학, 건축 또는 제약 산업의 부식성 액체 및 기계를 담는 데 사용됩니다. 다량의 니켈(최대 35%), 몰리브덴, 크롬(16-26%) 및 니오븀이 오스테나이트 강에서 발견되며 탄소는 최대 0.15%입니다. 오스테나이트강은 모든 스테인리스강 중에서 내식성이 가장 좋은 경우가 많습니다. 이 강철은 또한 높은 성형성과 강도를 가지며 일반적으로 극한 온도에서의 특성 때문에 바람직합니다.
산업기계, 자동차 등에 사용되는 페라이트강은 탄소가 0.10% 미만, 탄소가 12% 이상 함유된 스테인리스강의 일종입니다. 이 등급의 강철은 부식과 산화, 특히 응력 균열 부식에 저항하기 위해 개발되었습니다. 이 강은 본질적으로 열처리를 통해 경화될 수 없으며 냉간 압연을 통해서만 약간 경화될 수 있습니다.
주로 칼붙이류에 사용되는 마르텐사이트 강의 일반적인 크롬 함량은 11.6~18%이며 때로는 1.2%의 탄소와 니켈이 첨가됩니다. 그룹으로서 마르텐사이트 강의 최고 크롬 함량은 페라이트 및 오스테나이트 강의 최고 크롬 함량보다 낮습니다. 마르텐사이트강은 경도가 낮은 내식성과 탁월한 경화성을 지닌 것으로 알려져 있습니다. 따라서 수저류, 렌치, 수술 도구 및 터빈에 이상적입니다.

미세합금강
고강도 저합금(HSLA)강은 흔히 미세합금강으로 불립니다.

초고장력강(AHSS)
초고장력강(AHSS)은 주로 자동차 산업에 사용됩니다. 이 금속 합금은 차량의 총 중량을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 고강도 및 최적화된 성형성과 같은 고유한 특성을 갖고 있어 자동차 응용 분야에 이상적입니다.

머레이징 스틸
마레이징강은 탄소 함량이 낮은 특수한 종류의 강철 합금입니다. 이 초고강도 강철은 대부분의 강철에 비해 인성이 우수하고 연성이 우수합니다. 다른 강철 합금과 달리 마레이징 강철은 탄소가 아닌 금속간 화합물의 침전으로 경화됩니다. 마레이징강은 탄소가 부족하고 금속간 석출물을 사용하여 상대적으로 높은 연성과 높은 강도와 ​​경도를 결합합니다. 주요 침전 유형은 Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al 및 Fe2Mo이며, 이는 또한 대량으로 발생합니다. 머레이징강은 주로 항공우주 부문은 물론 도구 및 무기 제조에 사용됩니다.

공구강
공구강은 공구 생산에 적합한 다양한 탄소강 및 합금강을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 이 강철은 경도, 내마모성, 인성 및 고온 연화 저항성으로 구별됩니다. 공구강의 이상적인 적용 인성과 고온 연화에 대한 저항성. 공구강의 이상적인 용도는 기계 다이 및 수공구를 포함하되 이에 국한되지 않는 공구 제조에 사용됩니다.

합금강을 제조하는 데 사용되는 방법에는 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐 등과 같은 합금 원소를 사용하는 방법이 포함됩니다. 필요한 강철의 종류와 등급에 따라 다양한 공정을 사용하여 합금강을 만듭니다. 일반적인 프로세스 중 일부는 다음과 같습니다.

전기로(EAF) 공정

이 공정의 주요 원료는 전기로에서 용해되는 고철 또는 직접환원철(DRI)입니다. 산소 취입 또는 진공 탈가스를 통해 합금 원소가 용강에 도입되어 정제됩니다. 그런 다음 강철은 슬래브, 잉곳, 블룸, 빌렛 또는 기타 형태로 형성됩니다.

기초산소제강(BOS) 공정

이 공정의 주요 공급원료는 용광로에서 나온 액체 선철과 고철이며, 불순물은 전로에 산소를 불어넣어 산화됩니다. 진공 탈기 또는 래들 야금술을 통해 합금 원소는 용강이 정련되기 전에 용강에 도입됩니다. 그런 다음 강철은 슬래브, 잉곳, 블룸, 빌렛 또는 기타 형태로 형성됩니다.

전기 유도로(EIF) 공정

폐강을 1차 원료로 하여 유도로에서 전자기 유도를 이용하여 녹이는 방식이다. 레이들 야금은 합금 원소를 도입한 후 용강을 정제하는 데 사용됩니다. 그런 다음 강철은 슬래브, 잉곳, 블룸, 빌렛 또는 기타 형태로 형성됩니다.

도가니 과정

숯을 연료로 사용하는 이 절차에서는 밀폐된 도가니에서 합금철, 고철, 연철을 녹입니다. 공급 물질의 구성은 탄소 및 합금 원소의 양을 조절합니다. 녹은 후 강철은 잉곳으로 형성됩니다.

베서머 과정

선철은 이 공정의 주요 공급원료 역할을 하며, 공기는 ​​배 모양의 변환기로 불어져 오염물질을 산화시킵니다. 용강에 페로망간 또는 슈피겔라이센(망간이 풍부한 선철)을 첨가하여 합금 성분과 탄소 함량을 조절할 수 있습니다. 녹은 후 강철은 잉곳으로 형성됩니다.

개방형 난로 공정

이 공정에 사용되는 주요 원료는 선철과 폐강이며, 가스나 석유를 연료로 사용하여 얕은 난로에서 녹입니다. 석회석, 철광석 및 기타 재료를 용강에 첨가하여 합금 및 탄소 함량을 조절할 수 있습니다. 녹은 후 강철은 잉곳으로 형성됩니다.

주조 후 합금강 잉곳, 블룸, 빌렛 또는 슬래브를 추가 가공하여 막대, 막대, 와이어, 시트, 플레이트, 파이프라인 및 튜브를 포함한 다양한 모양과 형태의 합금강 제품을 만듭니다. 추가적인 가공방법으로는 열간압연, 냉간압연, 단조가공, 기계가공, 열처리, 표면처리 등이 있습니다.

순철은 구조 목적으로 사용하기에는 너무 무르지만, 소량의 다른 원소(예: 탄소, 망간, 규소)를 첨가하면 기계적 강도가 크게 향상됩니다.
합금은 일반적으로 전기 및 열 전도성이 낮지만 일반적으로 순수 금속보다 강합니다. 강도는 많은 구조 재료를 판단하는 가장 중요한 기준입니다. 따라서 합금은 엔지니어링 건설에 사용됩니다. 합금 원소와 열처리의 시너지 효과는 엄청나게 다양한 미세구조와 특성을 만들어냅니다.

탄소.탄소는 비금속 원소로 모든 철금속 기반 재료의 중요한 합금 원소입니다. 탄소는 금속 합금, 즉 모든 등급의 스테인리스강과 내열 합금에 항상 존재합니다. 탄소는 매우 강한 오스테나이트화제이며 강철의 강도를 증가시킵니다. 실제로 이는 주요 경화 원소이며 시멘타이트, Fe3C, 펄라이트, 구상화석 및 철-탄소 마르텐사이트 형성에 필수적입니다. 철에 소량의 비금속 탄소를 첨가하면 철의 연성이 높아져 강도가 높아집니다. 별도의 성분(크롬 탄화물)으로 크롬과 결합하는 경우 합금의 고용체에서 일부 크롬을 제거하고 결과적으로 부식 방지에 사용할 수 있는 크롬의 양을 줄임으로써 내식성에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 내식성.

크롬.크롬은 경도, 강도 및 내식성을 증가시킵니다. 결정립계에 안정적인 금속 탄화물을 형성하는 강화 효과와 내식성의 강력한 증가로 인해 크롬은 강철의 중요한 합금 재료로 자리 잡았습니다. 부식제의 화학적 효과에 대한 이러한 금속 합금의 저항성은 부동태화에 기초합니다. 부동태화가 발생하고 안정적으로 유지되려면 Fe-Cr 합금의 최소 크롬 함량이 약 11중량%여야 하며, 그 이상에서는 부동태성이 발생할 수 있고 그 이하에서는 불가능합니다. 크롬은 경화 요소로 사용될 수 있으며 우수한 기계적 특성을 생성하기 위해 니켈과 같은 강화 요소와 함께 자주 사용됩니다. 더 높은 온도에서는 크롬이 강도를 높이는 데 기여합니다. 고속 공구강에는 3~5%의 크롬이 포함되어 있습니다. 이는 일반적으로 몰리브덴과 함께 이러한 특성을 적용하는 데 사용됩니다.

니켈.니켈은 가장 일반적인 합금 원소 중 하나입니다. 니켈 생산의 약 65%가 스테인리스강에 사용됩니다. 니켈은 강철에서 탄화물 화합물을 형성하지 않기 때문에 페라이트의 용액 상태로 남아 페라이트 상을 강화하고 단단하게 만듭니다. 니켈강은 임계 냉각 속도를 낮추기 때문에 쉽게 열처리됩니다. 니켈 기반 합금(예: Fe-Cr-Ni(Mo) 합금) 합금은 고강도 수준에서도 탁월한 연성 및 인성을 나타내며 이러한 특성은 저온까지 유지됩니다. 니켈은 또한 열팽창을 줄여 치수 안정성을 향상시킵니다. 니켈은 제트 엔진에 사용되는 니켈, 철-니켈 및 코발트 합금 그룹인 초합금의 기본 요소입니다. 이러한 금속은 열 크리프 변형에 대한 저항성이 뛰어나며 다른 항공우주 구조 재료보다 훨씬 높은 온도에서도 강성, 강도, 인성 및 치수 안정성을 유지합니다.

몰리브덴.스테인레스강에서 소량으로 발견되는 몰리브덴은 특히 고온에서 경화성과 강도를 증가시킵니다. 몰리브덴의 높은 융점은 고온에서 강철 및 기타 금속 합금에 강도를 부여하는 데 중요합니다. 몰리브덴은 강철의 고온 인장 강도와 크리프 강도를 증가시킨다는 점에서 독특합니다. 이는 오스테나이트가 베이나이트로 변태하는 것보다 오스테나이트가 펄라이트로 변태하는 것을 훨씬 더 지연시킵니다. 따라서 베이나이트는 몰리브덴 함유 강의 연속 냉각에 의해 생성될 수 있습니다.

바나듐.바나듐은 일반적으로 열처리 중 결정립 성장을 억제하기 위해 강철에 첨가됩니다. 결정립 성장을 제어하여 경화강과 단련강의 강도와 인성을 모두 향상시킵니다.

텅스텐.텅스텐은 안정적인 탄화물을 생성하고 특히 고온에서 경도를 높이기 위해 입자 크기를 미세화합니다. 텅스텐은 고속 공구강에 광범위하게 사용되며 원자력 응용 분야에서 활성화가 감소된 페라이트계 강의 몰리브덴 대체품으로 제안되었습니다.