탄소강 내 5대 합금원소의 영향

안녕하세요?

오늘은 탄소강을 구성하는 합금원소들이 강에 어떤 영향을 미치는지 알아보겠습니다.

 

아래는 KS D 3866 SHN355의 화학성분 구성입니다.

 

강의 5대 합금원소는 탄소, 규소, 망간, 인, 황입니다.

KS에서는 합금원소를 관리하고 있고 관리치에 미치지 못하면 KS 인증을 받을 수 없습니다.

SHN강종은 5대 합금원소 뿐만아니라 구리, 니켈, 크롬 등 11종이나 철저하게 관리 되고 있습니다.

 

 

1. 탄소 (C)

탄소가 함유 될 경우 강의 강도를 향상시키며 오스테나이트에 고용되어 Quenching시 마르텐사이트 조직 형성

Fe, Cr, Mo, V 등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성, 강도와 경도 향상에 도움을 줍니다.

 

 

2. 규소 (Si)

강의 기계적 성질에 직접적인 영향을 미치지는 않지만 강력한 탈산제로 SiO2 또는

규산염(silicate)을 형성하여 간접적 강도 향상이 됩니다.

합유량이 4.5% 될 때 까지는 강도가 향상되나, 2%이상 첨가시 인성 및 소성가공성이 저하됩니다.

 

 

3. 망간 (Mn)

황(S)과 반응하여 MnS를 형성 하게 되고 결정립내 분포됩니다.

탄소강의 항복강도 향상 됩니다. (Pealite 미세화 및 Ferrite 고용강화)

Austenite에서 급냉 시 경화능 향상 됩니다. 또한 강에 점성을 부여 할 수 있습니다.

 

 

4. 인 (P)

피삭성 개선 효과가 있으나 일반적으로 강에 해로운 원소입니다.

충격저항이 저하되고 뜨임 취성이 촉진 됩니다.

매우 강한 취성을 가진 Fe3P를 형성하게 되고, 탄소강 내에 편석되어 조직 균질화가 저하됩니다.

 

 

5. 황 (S)

Mn, Zn, Ti, Mo 등과 결합하여 강의 피삭성의 개선 효과가 있습니다.

망간(Mn)과 반응하여 MnS를 형성하여 결정립내 분포, 소성가공시 가공방향으로 연신됩니다.

철(Fe)과 반응하여 FeS 형성하여 낮은 녹는점을 가지며 열간/냉간 가공시 균열을 일으킵니다.

FeS 형성 억제를 위해 망간:황 비율 약 5:1로 하는 것이 바람직 합니다.

 

 

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