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2017-01-16 12:45:05

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철강재료[iron and steel, ferrous materials]

철을 주성분으로 하는 재료로 현재는 콘크리트를 제외하면 공업재료 중에서 가장 많이 생산되고 있다. 표1에 일본과 세계의 철강생산량을 다른 주요한 공업재료와 비교하여 나타내고 있다.

표1 철강과 다른 주요 공업재료의 생산량비교 (1990년)
	생 산 량 [천톤]
	세 계	일 본	일본/세계[%]
철강1) 구리2) 알루미늄3) 고무4) 시멘트 폴리에틸렌	762015 10712 17830 230285 1152493 25556	110339 1008 51 42091 84445 2888	14.5 9.4 0.3 18.3 7.3 11.3
1)조강 2)정제구리 3)1차알루미늄 4)재생고무 [총무청「국제통계요람 1994년판」을 기본으로 작성]

인류의 역사 중에서 철강의 사용을 볼 수 있는 것은 약 기원전 4000년으로 거슬러 올라가 보면 청동에 비해 무기, 농구 등에 적합하므로 기원전 1200년경에는 널리 보급되기 시작한 것으로 전해지고 있다. 처음에는 운석에 들어있는 철(운철)이 사용된 것으로 보고 있으나, 그 후 철의 산화물인 철광석을 환원하여 사용하게 되었다. 원소로서 철의 지각존재도는 O, Si, Al 다음으로 제4위이고, 지각에 약 5mass% 함유되어 존재비율이 크다. 또 원소와의 결합력을 Si, Al의 경우와 비교하면 Fe 쪽이 약하므로 환원이 비교적 쉽다. 다시 담금질, 뜨임 등의 열처리 또는 탄소나 Ni, Cr 등 합금원소의 첨가에 따라 비교적 우수한 성질을 다양하게 부여할 수 있다. 이러한 것이 철강의 사용량을 공업재료 중에서 최대의 것으로 하고 있는 이유이다.

철광석을 환원하는 방법으로 옛날에는 고체상태에서 목탄을 사용하여 환원하는 방법(☞총론「철의 역사」) 등이 사용되어 왔으나, 15세기부터 고로가 사용되기 시작한 후부터 대량의 선철을 녹인 상태로 만들게 되었다.

선철에는 C, Si 또는 Mn, P, S가 많이 함유되어 있어 그 상태에서는 가공성이나 재료로서 의 성질이 떨어진다. 그 때문에 이들 원소를 제외하고 합금원소를 첨가하는 등으로 강도, 인성, 가단성(단련하기 쉬운지 어떤지의 성질) 등의 성질을 더욱 향상시킨 것이 강이다. 제강방법은 다양한 변천을 거친 후 현재는 LD전로법이 주(主)로서 특수강의 제강법으로 쓰이고 있다(☞퍼들로, 전로).

대부분의 철강재료는 제선, 제강 후 연속주조인 경우는 주편(鑄片)에, 그렇지 않은 경우는 주괴(잉곳)에 주조되어 열간압연에 의해 다양한 형상의 소재로 가공된다. 이러한 열간압연강재 이외는 주편이나 주괴를 단조에 의해 가공하는 것(단강),

표2 주요 철강재료 (열간압연강재)

보통강

연강 (일반구조용압연강재 (SS), 용접구조용압연강재 (SM), 철근콘크리트용봉강 (SR, SD), 저Mn계비조질고장력강 등

특수강

구조 용강

기계구조용탄소강 (S10C, S45C 등)

기계구조용합금강 (크롬강 (SCR), 크롬몰리브덴강 (SCM), 니켈크롬몰리브덴강 (SNCM) 등

압력용기강

(보일러 및 압력용기용탄소강 (SB), 보일러 및 압력용기용 크롬몰리브덴강 (SCMV) 등)