합금강: 건설에서의 주요 특징 및 응용

합금강은 뛰어난 내구성, 높은 하중 지지 능력, 부식 저항성 및 다양한 극한 환경에서의 다용도 성능 덕분에 필수적인 재료입니다. 그러나 모든 사람이 이 특별한 강의 조성, 성질, 분류 및 실제 응용 프로그램을 완전히 이해하고 있는 것은 아닙니다. 다음 섹션에서 BMB Steel가 명확하고 정확한 답변을 제공할 것입니다.

1. 합금강이란 무엇인가?

합금강은 철과 탄소로 구성된 강의 일종으로, 망간, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 반두듐 등의 기타 화학 요소가 추가됩니다. 이러한 요소의 비율은 각 특정 응용 프로그램의 기술적 요구 사항에 따라 혼합물의 총 질량의 1%에서 50%까지 다양합니다. 이러한 조합은 강의 물리적 및 화학적 성질을 향상시켜 재료가 극한 작업 조건에서 더 잘 작동할 수 있도록 합니다.

합금강의 몇 가지 뛰어난 특성으로는 산화 저항, 강도 증가, 연성 개선, 충격 저항 및 고온에 대한 적응성이 포함됩니다. 추가된 요소에 따라 합금강은 다양한 성질을 가집니다:

• 망간:은 열처리 중 냉각 속도를 제어하는 데 도움을 주어 강을 경화할 때 균열 위험을 줄입니다.
• 크롬:은 마모 저항을 높이고 크롬 함량이 11%를 초과할 때 스테인리스 스틸을 생성하며 경도 및 강도를 개선합니다.
• 몰리브덴:은 고온에서 경도와 연성을 증가시키고 부식 저항을 개선하며 열처리 효율성을 향상시킵니다.
• 반두듐:은 경도, 마모 및 충격 저항을 증가시키고 기계적 성질을 개선하기 위해 입자 크기를 제어합니다.

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2. 합금강의 분류

합금강은 합금 요소 함량 및 의도된 실제 응용에 따라 분류할 수 있습니다.

합금 함량에 의한 분류:

• 저합금강: 이 유형의 강은 총 합금 요소 함량이 5% 미만입니다. 저합금강은 성능과 생산 비용의 균형 덕분에 다양한 산업에서 널리 사용됩니다. 일반적인 예로는: 20Cr, 30CrMo가 있습니다.
• 중합금강: 약 5%에서 10%의 합금 요소를 포함합니다. 저합금강에 비해 중합금강은 더 높은 강도와 더 나은 내마모성을 제공하여 고하중 능력 및 긴 서비스 수명이 필요한 구성요소에 적합합니다. 일반적인 예로는 40CrNiMo가 있습니다.
• 고합금강: 이 그룹은 10% 이상의 합금 요소를 포함합니다. 이러한 강은 종종 극한 환경에서 사용되거나 부식 및 열 저항에 대한 특별한 요구 사항이 있는 응용에 사용됩니다. 304 및 316 등급과 같은 스테인리스 스틸이 평균적인 대표로, 높은 크롬 및 니켈 함량 덕분에 산화 저항이 크게 향상됩니다.

용도에 의한 분류:

• 구조용 합금강: 주로 기계 부품, 빔, 공장 프레임 및 기타 하중 지지 구조물의 제조에 사용됩니다. 이 유형의 강은 좋은 연성과 높은 기계적 강도, 뛰어난 하중 수용력을 보장해야 합니다. 예로는: 20Mn2, 40Cr이 있습니다.
• 툴 합금강: 고경도 및 지속적인 날카로움이 필요한 절삭 공구, 금형 및 장비 제조에 적합합니다. 예로는: SKD11, SKH51이 있습니다.
• 내열 합금강: 극한 열 조건에서 변형 없이 고온에서 기계적 성질을 유지하도록 설계되었습니다. 일반적인 응용은 용광로 부품, 터빈 엔진 등이 있습니다. 예로는: 304, 310S가 있습니다.
• 스테인리스강: 10.5% 이상의 크롬이 포함된 고합금강으로, 탁월한 부식 저항성으로 주목받고 있습니다. 스테인리스강은 높은 미적 매력 덕분에 식품, 제약, 인테리어 장식 및 화학 산업에서 널리 사용됩니다.

3. 합금강의 뛰어난 특징

기계적 성질:

합금강의 가장 주목할 만한 특성 중 하나는 열처리 과정(예: 담금질 및 풀림)을 거친 후 우수한 기계적 강도를 나타낸다는 것입니다. 합금강은 탄소강보다 경도 및 하중 지지 능력이 현저히 높습니다.

내열성:

합금강은 200°C를 초과하는 고온에서도 안정적인 기계적 성질을 유지할 수 있습니다. 이러한 특성을 얻기 위해 합금강은 생산 과정에서 몰리브덴, 반두듐, 크롬과 같은 특별한 요소와 고농도로 합금됩니다.

물리적 및 화학적 성질:

일부 종류의 스테인리스 합금강은 뛰어난 부식 저항성을 제공합니다. 또한, 합금강은 온도가 변할 때 안정적인 열팽창을 보입니다. 특정 합금 조성에 따라 열전도율, 연성 및 가공성과 같은 다른 성질을 향상시킬 수 있습니다.

4. 합금강의 표준 표기법

합금강은 여러 가지 다른 등급으로 생산되므로 표기 시스템도 다양하고 국가나 지역에 따라 다릅니다.

합금강 표기법에서의 문자와 숫자의 의미:

• 첫 번째 숫자: 탄소 함량을 나타내며 보통 백분율에 100을 곱한 값으로 작성됩니다. 예를 들어 "20"은 "20C"에서 0.2% 탄소에 해당합니다.
• 원소 기호: Cr, Ni, Mo 등의 주요 합금 요소를 나타내며, 때때로 원소의 농도가 높은 경우 숫자가 뒤따를 수 있습니다.
• X 또는 S: 스테인리스강에서 자주 발견되며, 높은 크롬 함량의 강을 나타내는 데 사용됩니다.

아래는 국제 표준에 따른 일부 일반적인 표기 시스템입니다:

베트남 표준에 따른 표기법

베트남 표준에 따라 강은 주요 화학 성분 및 용도에 따라 명명됩니다.

예:

• 20Cr: 약 0.2% 탄소와 추가적인 크롬(Cr)을 포함한 합금강입니다.
• 40CrNiMo: 약 0.4% 탄소가 포함되어 있고, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo)과 결합된 합금강으로, 높은 강도가 필요한 부품에 일반적으로 사용됩니다.

일본 산업 표준(JIS)에 따른 표기법

JIS(일본 산업 표준) 시스템에서 표기는 종종 "S"라는 문자(스틸)로 시작하며, 그 뒤에 응용 또는 합금 조성을 나타내는 문자가 뒤따릅니다.

예:

• SCM440: 약 0.4% 탄소가 포함된 Cr-Mo 합금강(크롬-몰리브덴)입니다.
• SKD11: 크롬이 포함된 공구 합금강으로, 금형 및 절삭 공구 제조에 일반적으로 사용됩니다.

미국 표준(ASTM, AISI, SAE)에 따른 표기법

ASTM, AISI 또는 SAE와 같은 조직은 합금 조성 및 강 그룹에 따라 합금강을 분류하기 위해 숫자 시스템을 사용합니다.

예:

• 4140: 약 0.4% 탄소가 포함된 중합금강으로, 크롬 및 몰리브덴과 결합되어 있습니다.
• 4340: 약 0.4% 탄소가 포함된 중합금강으로, 크롬, 니켈 및 몰리브덴과 결합되어 있습니다.

스테인리스강 역시 고유한 코드가 있습니다:

• 304: 크롬과 니켈이 포함된 일반 스테인리스강으로, 우수한 부식 저항성을 제공합니다.
• 316: 304보다 높은 등급으로, 염소 또는 극한 화학 환경에서의 부식 저항을 개선하기 위한 몰리브덴을 추가한 것입니다.

유럽 표준(EN)에 따른 표기법

EN(유럽 규범) 시스템은 일반적으로 숫자와 화학 기호를 사용하여 조성을 설명합니다.

예:

• 42CrMo4: 약 0.42% 탄소를 포함하고 크롬 및 몰리브덴이 포함된 강으로, 고강도 응용에 자주 사용됩니다.
• X5CrNi18-10: 약 18% 크롬 및 10% 니켈을 포함한 스테인리스강으로, 스테인리스강 304에 해당합니다.

러시아 표준(ГОСТ)에 따른 표기법

러시아 표준(GOST)에서의 표기법은 종종 합금 요소를 나타내는 키릴 문자와 탄소 함량을 나타내는 숫자를 사용합니다.

예:

• 30ХГСА: 약 0.3% 탄소, 크롬(Х), 망간(Г) 및 실리콘(С) 등이 포함된 강입니다.
• 12Х18Н10Т: 18% 크롬(Х), 10% 니켈(Н) 및 타이타늄(Т)이 포함된 스테인리스강으로, 고부식 환경에서 사용됩니다.

5. 건설 산업에서의 합금강의 응용

현대 건설에서 합금강은 뛰어난 기계적 성질, 내구성 및 환경 영향에 대한 저항성 덕분에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 합금 조성의 유연성 덕분에 이 재료는 다양한 유형의 프로젝트에 적합합니다. 일반적인 응용에는 다음과 같은 것들이 있습니다:

• 고강도 강 구조물: 합금강은 특히 다리, 고층 건물, 산업 구조물(공장, 창고, 저장 시설 등)과 같은 프로젝트에서 높은 하중 지지 능력과 장기적인 내구성이 필요한 프로젝트에 이상적인 선택입니다. 또한 우수한 내마모성, 강한 기계적 강도 및 온도, 습도, 화학물질 등의 환경 요인에 대한 저항 능력을 제공합니다.
• 하중 지지 기둥 및 빔: 무거운 하중을 지지해야 하는 구성 요소(기둥, 빔 및 기초 등)에서 합금강을 사용하는 것은 상당한 이점을 제공합니다. 이 유형의 강은 높은 하중 지지 능력을 제공할 뿐만 아니라 효과적인 부식 저항을 제공합니다.

또한, 합금강은 기계 공학, 기계 제조, 자동차, 항공 우주, 석유 및 가스, 에너지, 군사, 조선 등 다양한 산업에서도 널리 사용되고 있습니다.

6. 합금강과 탄소강의 구별

재료 산업에서 합금강과 탄소강은 두 가지 일반적인 종류의 강이지만, 조성, 성질 및 응용에서 상당한 차이가 있습니다. 아래에는 이들을 쉽게 구별할 수 있도록 자세한 비교 테이블이 있습니다:

합금강은 건설 분야에서 높은 응용 가치뿐만 아니라 내구성, 부식 저항 및 우수한 기계적 성질 덕분에 다른 여러 산업에서도 중요한 역할을 하고 있습니다. 국제 표준을 충족하는 고품질의 강 구조 솔루션을 찾고 계신다면, BMB Steel은 모든 프로젝트에서 함께할 믿을 수 있는 파트너입니다.