강철의 특성 및 용도

주로 또는 주로 알려진 재료로 만들어진 구조물 강철 인류가 지구의 풍경에 가장 눈에 띄는 추가 물일 수 있습니다.

지구상의 모든 생명체가 다른 곳으로 순간 이동되고 외계인 그룹이 우연히 조사를했다면, 그들이 찾은 가장 내구성 있고 인상적인 물체는 자연 지질 학적 과정에서 발생하는 강철은 초고층 빌딩, 교량, 중장비 및 본질적으로 강한 힘을 견디는 데 필요한 모든 것입니다. 시각.

당신은 강철이 어디에서 왔는지, 그리고 그것이 무엇인지에 대해 어느 정도 알고있을 것입니다. 다른 것이 없다면, 당신은 그것이 일반적으로 어떻게 보이고, 느끼고, 심지어 특정한 경우에 어떻게 들리는 지 확실히 알고 있습니다.

강철을 금속으로 생각하면 자연 스럽지만 실제로 강철은 합금 또는 다른 금속의 혼합. 이 경우 거의 모든 1 차 금속은 특정 제조법에 관계없이 철이지만, 보시다시피 소량의 탄소조차도 강철의 특성을 크게 바꿀 수 있습니다.

건설 및 엔지니어링 역사에서 가장 중요한 자료라고 할 수있는 것에 대해 많은 것을 배울 준비를하고,

당신이보고, 듣고, 당신의 몫과 접촉 한 것을 통해 알다시피 강철은 내구성, 경도 및 인성으로 가장 잘 알려져 있습니다. 어떤 경우에는 광택으로도 유명합니다.

이러한 특성이 정량화 가능한 물리적 용어로 해석하는 것은 매우 높은 융점 (대부분의 금속보다 높은 약 1,510 ° C; 예를 들어 구리는 거의 500도 더 차갑습니다.) 매우 높은 밀도 (7.9g / cm³, 물의 거의 8 배).

강철은 소위 부모 요소 인 철보다 전반적으로 더 단단하고 강합니다. 그러나 그것은 매우 유연함 그리고 그것으로 유명합니다 높은 인장 강도 (즉, 모양을 잃지 않고 적용된 하중 또는 힘을 견딜 수있는 능력).

모든 유형의 강철의 인장 강도는 다른 재료에 비해 높지만 강철 유형마다 크게 다릅니다. 최저값에서 값은 약 290 N / mm입니다.²; 하이 엔드에서 인장 강도는 870 N / mm만큼 높습니다.².

• 1 제곱 밀리미터 (mm²)는 평방 미터의 백만 분의 일에 불과합니다. 이것은 강철이 평방 미터당 8 억 7 천만 뉴턴의 인장 강도를 가질 수 있음을 의미합니다. 이는 지구상에서 8880 만 킬로그램 또는 1 억 9,570 만 파운드 (97,831 톤)의 질량과 같습니다!

당신이 사용한 적이 있다면 주철 프라이팬, 당신은 그것이 얼마나 놀랍도록 튼튼한 (또는 적어도 무겁게) 보 였는지 눈치 채 셨을 것입니다. 철이 냄비와 같은 것의 유일한 또는 거의 유일한 구성 요소 인 경우 강철보다 부서지기 쉽습니다.

그러나 대부분의 일상적인 조리 온도 ( "뜨거운"것처럼 보이지만 제련로 같은 곳 근처에는 없음) 철과 강철의 기능적 차이는 일반적으로 다소 보일지라도 쉽게 분명하지 않을 수 있습니다. 다른.

오늘날 생산되는 대부분의 강철은 간단히 탄소강, 또는 일반 탄소강, 철과 탄소 외에 실리콘 및 망간과 같은 금속이 포함되어있을 수 있습니다.

탄소는 강철의 1.5 % 이상을 구성하지 않기 때문에 강철의 변화량은 표면에서 크게 보이지 않을 수 있습니다. 그러나이 작은 부분 자체가 10 배 (0.15 %에서 1.5 %)의 범위를 가질 수 있다고 생각하면 이것이 가질 수있는 물리적 영향을 인식하기 시작합니다.

강철은 여러 기준을 사용하여 여러 범주로 나눌 수 있습니다. 과학자들이 사용하는 것 (실제보다 사물의 속성에 더 많은 관심을 기울이는 사람들) 그것들을 사용하는 것)은 종종 최종 제품의 유형이 주요 관심사 인 사람들과 다릅니다. 강철.

기계적: 언급했듯이 강철의 인장 강도는 290 N / m 사이입니다.² 및 870 N / m². 강철에 탄소를 추가하면 실제로 탄소 원자가 분산되는 방식으로 인해 강철이 더 어려워집니다. 물질의 전위를 매우 어렵게 만드는 방식으로 철 원자 사이에서 철의 "알갱이"₃씨. 이것은 또한 강철을 철보다 더 부서지기 쉽기 때문에 후자의 명백한 이점에도 불구하고 철을 강철로 변환하는 것은 실질적인 비용이 전혀 들지 않습니다.

기계적 특성을 기준으로 분류되는 강은 "Fe"로 시작하고 다음은 1) E이고 최소 항복 응력 값은 강이 주로이 기준에 따라 분류된다는 것입니다 _, 또는 2) 이것이 주요 분류 특성 인 경우 인장 강도의 값. (_항복 응력 기계적 변형에 대한 저항의 척도입니다.)

• 예를 들어, "Fe 290"은 인장 강도가 290 N / mm2 인 강철입니다. "Fe E 220"은 항복 응력이 220 N / mm 인 강철입니다.².

화학: 탄소 0.06 %에서 1.5 %까지 다양한 일반 탄소강은 탄소 함량에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

1. 죽은 연강 — 최대 0.15

   퍼센트

   탄소 2. 저탄소 또는 연강 — 0.15

   퍼센트

   ~ 0.45

   퍼센트

   탄소 3. 중 탄소강 — 0.45

   퍼센트

   0.8로

   퍼센트

   탄소 4. 고 탄소강 — 0.8

   퍼센트

   1.5로

   퍼센트

   탄소

스테인리스 강 저항성에서 그 이름을 얻은 강철 유형입니다. 산화 (녹슬 기)뿐만 아니라 부식, 강산의 적용으로 인해 발생할 수 있습니다. 1913 년 영국 야금 학자에 의해 발명되었습니다. 해리 브리 어리, 누가 금속을 추가하여 크롬 다량 (13 %)의 강철에 크롬은 공기 중의 산소와 반응하여 물체 주위에 자체 재생 보호막을 형성합니다.

오늘날 다양한 유형의 스테인리스 강이 사용되고 있습니다.

• 마르텐 사이트 스테인리스 강 12 ~ 14 포함

  퍼센트

  크롬 및 0.12 ~ 0.35

  퍼센트

  탄소 및 최초의 스테인레스 스틸로 개발되었습니다. 이 강철은 자기 열로 처리하여 경화시킬 수 있습니다. 이들은 다른 엔지니어링 장비 중에서 유압 펌프, 증기 펌프, 오일 펌프 및 밸브에 사용됩니다.
  * 페라이트 계 스테인리스 강 더 많은 양의 크롬 (16 ~ 18

  %) 및 약 0.12

  퍼센트

  탄소. 이 강은 마텐 자이 트계 스테인리스 강보다 내식성이 우수하지만 열을 사용하여 경화 할 수있는 능력이 거의 없습니다. 이 스테인리스 강은 부식에 대한 높은 내성으로 인해 주로 성형 및 프레스 작업에 사용됩니다.
  * 오스테 나이트 계 스테인리스 강 다량의 크롬과 니켈을 포함합니다. 정밀한 화학 성분에는 많은 변형이 있지만 가장 널리 사용되는 것은 18

  퍼센트

  크롬 및 8

  퍼센트

  니켈, 탄소를 최소한으로 유지합니다. 그들은 상당한 정도의 열처리가 불가능한 대가로 부식에 매우 잘 견딥니다. 이 강철은 펌프 샤프트, 프레임, 외장 및 나사, 너트 및 볼트와 같은 일상적인 구성품에 사용됩니다.

당신은 합금이 이미 유용한 재료를 어떻게 더 좋게 만들 수 있는지, 또는 아마도 더 전문화 될 수 있는지 이미 보았습니다. 이 과정은 분자 수준에서 어떻게 작동합니까?

대부분의 순수 금속은 단단해 보이지만 실제로는 너무 부드러워서 무거운 제조에 사용할 수 없습니다. (한 가지 주목할만한 예외는 강철이 대부분 합금되지 않고 거의 순수한 철을 포함하는 자동차 산업입니다.) 그러나 다른 금속과 혼합하면 뛰어난 결과를 얻을 수 있습니다.

예를 들면 니켈 과 크롬 부식에 강하며 스테인리스 스틸로 만든 수술기구에 포함되는 것으로 알려져 있습니다. 강철 자석에 사용하기 위해 더 높은 투자율을 가진 합금이 필요한 경우, 코발트 훌륭한 선택입니다.

망간 상당한 강도와 경도로 인해 대형 철도 건널목과 같은 대규모 프로젝트에 사용됩니다. 드디어, 몰리브덴 금속의 기준으로도 비정상적인 고온에서도 강도를 유지할 수 있으며 고속 드릴 팁과 같은 정밀 응용 분야에 사용됩니다.

• 기존 강철 격자에 더 큰 이온이 추가되면 격자가 파괴되어 인접한 "층"이 서로 지나가는 것을 더 어렵게하여 강철의 경도. 더 작은 원자를 추가하면 철 결정 격자 구조에 다른 형태의 기계적 파괴를 통해 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.

강철의 많은 바람직한 특성 중 하나는 환경 친화적이라는 것입니다. 종종 불쾌한 위치에서 하늘을 찌르는 대형 강철 구조물로 항상 그렇게 보이는 것은 아니지만 훌륭합니다. 내구성은 예를 들어 독성 물질로 분해되지 않고 보이지 않는 지하수 및 기타 지역. 재생 가능 에너지 원 (예: 태양열, 풍력 및 수력)은 스테인리스 강을 충분히 사용합니다.

• 강철은 이제 지구상에서 가장 많이 재활용되는 재료입니다. 무겁지만 자기 적 특성으로 인해 다른 형태의 폐기물보다 하천 및 기타 장소에서 쉽게 회수 할 수 있습니다. CO를 줄일 수 있습니다.₂ 배출.

강철은 다른 재료에 비해 상대적으로 가벼운 강철 요소를 구성 할 때 적은 에너지를 필요로하며 다양한 형태로 성형 할 수 있습니다. 무기를 만드는 데 사용되는 철보다 모양과 날이 더 좋습니다.

앞서 언급했듯이 강철은 자동차 산업에서 사용됩니다. 러시아워에 자신의 도시에서만 도로에있는 자동차의 수를 생각해보십시오. 모든 자동차에는 차체, 문, 엔진, 서스펜션 및 주로 강철로 구성된 인테리어가 있습니다.

• 평균적으로 자동차의 50 %는 강철로 만들어져 있습니다.

승용차에서의 역할 외에도 강철은 농장 차량 및 기계 생산에 사용됩니다.

냉장고, 텔레비전, 싱크대, 오븐 등과 같은 현대 가정에있는 대부분의 가전 제품은 "일반"강철로 만들어집니다. 또한 주방에서 시간을 보내는 데 엔화가있는 사람들은 고급 식기에서 스테인리스 스틸의 역할을 잘 알고 있습니다. 스테인리스 강은 특히 수술기구 및 임플란트에 적합한 특성 중 하나 인 멸균 환경의 쉬운 유지 관리에 적합합니다.

그것은 단지 보이지 않는 것을 구성하는 것 이상으로 용접, 강철의 쉬운 형성에 적합하기 때문에 현대 구조의 틀은 현대의 예에서 그 자체로 특징이되었습니다. 건축물. 소위 "연강"은 일상적인 건물 건설에 사용되며, 특히 강풍이 지역 기후의 특징 인 지역에서 사용됩니다.

강철 자체는 합금이며 정의에 따라 유형에 관계없이 화학적 또는 분자식이 없습니다. 그럼에도 불구하고 제강 공정에서 발생하는 몇 가지 중요한 반응을 조사하는 것은 유용합니다.

철과 고철의 연소 또는 경우에 따라 고철의 연소에는 여러 가지 반응이 수반됩니다. 중요한 것 중 일부는 다음과 같습니다.
2 C + O₂ → 2 CO
Si + O₂ → SiO₂
4P + 5O₂ → 4P₅영형₂
2 개 Mn + O₂ → 2 MnO
공동 (이산화탄소)는 폐기물이지만 나머지는 석회에 첨가하여 성형을 통해 제강 공정을 계속합니다. 광재.