탄소강

1 탄소강
 1) 탄소강의 정의
   - 탄소강은 탄소, 실리콘, 망간을 함유하며 인, 황을 불순물로 미량 함유하며, 그외 크롬, 니켈등의 합금원소가 첨가되지 않은 강재.
     * 탄소함유량 0.8% 기준으로 미만은 강(0.02~0.8), 초과는 철(0.8~2.0)로 구분한다.
   - 탄소함량에 따라 저탄소강(0.3%이하), 중탄소강(0.3~0.6%), 고탄소강(0.6초과)로 일반적으로 구분한다.
 2) 탄소강의 특징
   - 탄소강은 0.05%C 정도의 극 연강에서 고 탄소강까지 여러 가지 강이 있으며 성질이 급격하게 차이가 있어서 함유량 별 용도가 달라진다.
   - 열처리 및 기계가공하여 기계적 성질을 쉽게 변화시킬 수 있다.
   - 탄소강은 탄소함량이 높아질수록 경화능과 경도가 높아진다.
   - 열간압연에 의해 제조되나 압출, 단조등의 열간가공을 통해서도 제조가능하며 봉형, 각형등 형강 및 선재 판재등의 다양한 형태로 공급된다.
 
2 탄소강의 종류
 1) 0.15%C 이하의 저탄소강
   - 프레스, 냉간 드로잉과 같이 냉간 가공하여 강도와 경도를 높여서 사용.
   - 냉간가공성, 용접성, 내식성등이 요구 되는 곳에 사용된다.
   - 소형용기, 자동차부품, 볼트너트, 보일러용 강판/강관
 2) 0.15~0.25%C 탄소강
   - 절삭 가공성을 중요시하는 탄소 함유량의 구간.
   - 0.15%C 부근의 재료는 냉간 가공용.
   - 0.25%C 부근의 것은 건축, 교량, 보일러, 볼트, 너트, 핀, 강관재 등 넓은 용도로 사용된다.
   - SM490 = 0.18% C 이하
 3) 0.25~0.35%C 탄소강
   - 담금질 & 뜨임을 하면 경도가 높아져서 일반 기계부품, 주조, 단조, 절삭 가공, 용접에 사용 한다
 4) 0.35~0.45%C 중탄소강
   - 비교적 대형의 단조품에서 큰 강도를 요구하는 제품 또는 강인성을 요구하는 부품에 사용한다.
   - 조선, 교량, 보일러, 차축, 크랭크축 등에 사용된다.
   - 용접성이 낮다.
 5) 0.5~1.7%C 고탄소강
   - 담금질도 가능하나 경화성이 높아서 주로 공구 등에 널리 쓰인다.
 
3 철의 상태변화
 1) 철의 상태도

 2) 변태
   - 자기변태 : 철의 자기적 성질이 변하는 것
   - 동소변태 : 동일한 물질이 어느 온도를 경계로 하여 결정 구조를 바꾸는 것.
   - A0 변태점 : 시멘타이트의 자기 변태점으로 약 210℃부근에서 자기적 성질이 변하는 것. 210℃ 이하에서는 강자성체 이지만 210℃ 이상에서는 상자성체를 띄는 성질.
   - A1 변태점
     a 강철의 공석반응이 시작되는 지점으로 공석점이다. 약 723℃부근에서 일어 난다.
     b A1변태 점은 강철과 주철에만 존재하며 0.85%C 에서 최대의 변태량을 보이고 열을 가했을 때 Ac1, 냉각시의 변태를 Ar1 이라고 하는데, 이 Ar1 변태점에서 어두운 곳에서 강철을 보면 돌연 빛을 내는 일이 있어 이를 재휘점이라고도 한다.
     c Ac1점에서는 강철은 수축하고 전기 저항은 커진다( Ar1 에서는 반대 현상)
   - A2 변태점
     a 철의 자기변태, 약 768℃ 부근에서 일어나며 큐리 포인트 라고도 한다
     b 철은 A2변태점 이하에서는 강자성체이나 그 이상에서는 상자성체가 된다.
   - A3 변태점
     a 동소변태로 BCC에서 FCC로 변화하는 지점으로 약 910℃ 에서 일어난다.
     b 공석점은 A1 / A3의 온도가 같다.
     c A3변태점은 강철의 담금질, 풀림, 조질처리에 상당히 중요하며 이들 열처리는 Acm변태점 이상 50℃ 쯤 높은 온도에서 강철을 가열 시킨 후에 한다.
   - A4 변태점 : 1390℃에서 결정 격자가 변하는 동소변태의 하나이다.