탄소강의 5대 원소

1. 탄소강의 5대원소

  탄소강의 5대원소로는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 으로 나뉜다. 

 

  1) 탄소 (C)

   탄소 함유량에 따라 저탄소강(탄소 함유량 0.2% 이하), 중탄소강(0.2~0.5%), 고탄소강(0.5% 이상)으로 나뉘고, 탄소량이 증가할수록 경도, 강도는 증가하나 연신율, 연성은 감소한다. 

 

  2) 규소 (Si)

   규소는 탈산제로써 잔류된 것이며, 경도, 탄성한도, 인장강도를 높이며 연신율 및 충격치를 감소시키고 결정립의 크기를 증가시켜 가공성을 감소시킨다. KS규격에는 SM490의 경우 0.55% 이하 함유하고 있어 영향이 거의 없다. 

 

  3) 망간 (Mn)

   탄소강에 자경성을 주고, S의 나쁜 영향을 중화하고, 경도, 강도, 인성을 증가시키며 연성은 약간 감소하여 기계적 성질이 좋아지고 담금성이 좋아진다. 

   ※ 자경성 : 담금질 후 대기중에서 냉각하는 것 만으로도 마르텐사이트 조직이 생성되어 단단해지는 성질 (Ni, Cr, Mn)

 

  4) 인 (P)

   인화철(Fe3P)을 만들고 결정립을 거칠게 하며 경도와 강도를 다소 높이고 연신율을 감소시키며, 상온에서는 충격치를 감소시켜 가공할 때 균열을 일으키기 쉽게 하여 상온 취성의 원인이 된다. SM490의 경우 0.035% 이하 관리한다.

 

  5) 황 (S)

   황화망간(MnS)으로 존재하며 비중이 작으므로 표면에 떠올라 제거되어 절삭성이 좋아진다. Mn이 적거나 S이 많아 황화철(FeS)이 형성될 경우, 황화철은 매우 취약하고 용융온도가 낮아 고온 가공성(단조, 압연)을 해친다. 즉 적열취성의 원인인 황은 적열상태에서는 강을 취약하게 한다. SM490의 경우 0.035% 이하 관리한다.

 

※ 일반적으로 인과 황이 과다할 경우 매우 취약해지며, 일반구조용 압연강재인 SS400(일반 잡철)의 경우에서도 C, Si, Mn은 규정치가 없으나 인과 황은 Max규격을 규정하여 관리한다.

 

항목	C	Si	Mn	P (Max)	S (Max)
SM490A	0.2	0.55	1.6	0.035	0.035
SS400	-	-	-	0.05	0.05

 [KS, JIS 규격에서 규정하는 SM490A, SS400의 화학성분 규격]