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강철

Steel

강철은 일반적으로 탄소의 10분의 몇 퍼센트가 포함된 철로 이루어진 합금으로, 다른 형태의 철에 비해 강도와 내파괴성을 향상시킵니다.다른 많은 요소들이 존재하거나 추가될 수 있습니다.내식성 및 내산화성이 있는 스테인리스강은 일반적으로 추가로 11%의 크롬이 필요합니다.강철은 높은 인장 강도와 낮은 비용 때문에 건물, 인프라, 공구, 선박, 기차, 자동차, 기계, 전기 기기, 무기, 로켓 등에 사용된다.철은 강철의 기본 금속이다.온도에 따라 체심 입방체와 면심 입방체의 두 가지 결정 형태를 취할 수 있습니다.철의 동소체와 합금 요소(주로 탄소)의 상호작용은 강철과 주철의 고유한 특성을 제공합니다.

순철의 경우 결정구조는 철원자가 서로 미끄러지는 것에 대한 저항이 상대적으로 적기 때문에 순철은 상당히 연성이 높거나 부드럽고 쉽게 형성된다.강철에서는 소량의 탄소, 기타 원소 및 철에 포함된 물질이 전위의 이동을 방지하는 경화제 역할을 한다.일반적인 강철 합금의 탄소는 중량의 2.14%까지 기여합니다.탄소 및 기타 많은 합금 원소의 양을 변화시키고 최종 강철에서 화학적, 물리적 구성을 제어하는 것(용질 원소 또는 침전상)은 순수한 철 연성을 만드는 전위의 이동을 방해하여 그 품질을 제어 및 향상시킵니다.이러한 품질에는 강철경도, 담금질 거동, 아닐링의 필요성, 담금질 거동, 항복 강도 및 인장 강도가 포함됩니다.순수 철에 비해 강철의 강도가 증가하는 것은 철의 연성을 감소시키는 것만이 가능하다.

철강은 수천 년 동안 블루머리에서 생산되었지만, 17세기에 용광로의 도입과 도가니 강철의 생산으로 보다 효율적인 생산 방법이 고안되고 나서야 대규모 산업 용도가 시작되었다.이것은 19세기 중반 영국노천로, 그리고 베세머 공정으로 이어졌다.베세머 공정의 발명과 함께, 대량 생산된 강철의 새로운 시대가 시작되었다.연철이 연철을 대체했다.독일 [1]국가들은 19세기에 유럽을 능가하는 주요 철강 강국을 보았다.

기본 산소 제강(BOS)과 같은 공정의 추가 개선은 생산 비용을 더 낮추고 최종 제품의 품질을 높임으로써 이전의 방법을 대체했습니다.오늘날 강철은 세계에서 가장 일반적으로 제조되는 재료 중 하나로 연간 16억 톤 이상이 생산됩니다.현대의 강철은 일반적으로 다양한 표준 기구에서 정의한 다양한 등급으로 식별된다.현대 철강 산업은 세계에서 가장 큰 제조 산업 중 하나이지만, 에너지 및 온실가스 배출량이 가장 많은 산업 중 하나이며, 전 [2]세계 배출량의 8%를 차지합니다.그러나 강철은 재사용이 매우 용이합니다. 강철은 전 [3]세계적으로 재활용률이 60%가 넘는 세계에서 가장 재활용이 많은 재료 중 하나입니다.

정의 및 관련 자료

대장장이의 예술을 묘사한 백열강 공예품

steel이라는 명사는 stahlij st 또는 stahlijan 'made of steel'이라는 독일조어 형용사에서 유래했으며 stahlaz 또는 stahlij ' 'standing firm'[4]과 관련이 있다.

강철의 탄소 함량은 일반 탄소강(철-탄소 합금)의 경우 중량 기준으로 0.002%에서 2.14% 사이입니다.탄소 함량이 너무 적으면 (순수) 철분이 상당히 부드럽고 연성이 있으며 약합니다.탄소 함량이 강철보다 높으면 흔히 선철이라고 불리는 부서지기 쉬운 합금이 만들어집니다.합금강은 강철의 특성을 수정하기 위해 의도적으로 다른 합금 요소를 추가한 강철입니다.일반적인 합금 원소는 망간, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 붕소, 티타늄, 바나듐, 텅스텐, 코발트[5]니오브이다.철강에는 인, , 실리콘, 산소, 질소 구리의 미량 가장 바람직하지 않다고 생각되는 추가 원소가 중요합니다.

탄소 함량이 2.1% 이상인 일반 탄소-철 합금을 주철이라고 합니다.분말 금속 성형과 같은 현대적인 제강 기술로는 매우 높은 탄소(및 기타 합금 재료) 강철을 만들 수 있지만, 이러한 기술은 일반적이지 않습니다.주철은 가열해도 가단성이 없지만 강철보다 녹는점이 낮고 주조성[5]좋아 주조로 형성할 수 있다.주철의 특정 조성물은 용해 및 주조 경제성을 유지하면서 주조 후 열처리를 통해 가단성 철 또는 연성 철 물체를 만들 수 있습니다.강철은 연철(지금은 거의 사용되지 않음)과 구별됩니다. 연철은 소량의 탄소를 포함할 수 있지만 대량의 슬래그를 포함할 수 있습니다.

재료 특성

다양한 상 형성에 필요한 조건을 나타내는 철-탄소 상도.마텐사이트는 안정상이 아니기 때문에 표시되지 않습니다.

생산원 및 생산

철은 일반적으로 자철광이나 헤마타이트와 같은 산화철의 형태로 지구의 지각에서 발견됩니다.철광석으로부터 철을 추출하는 것은 철광석과 그 산소를 이산화탄소로서 대기 중에 소실되는 탄소 등의 바람직한 화학적 파트너와의 조합에 의해 이루어진다.제련으로 알려진 이 과정은 약 250°C(482°F)에서 녹는 주석, 1,100°C(2,010°F)에서 녹는 구리, 그리고 1,083°C(1,981°F)보다 낮은 녹는점을 가진 청동과 같은 낮은 녹는점을 가진 금속에 처음 적용되었습니다.이에 비해 주철은 약 1,375°C(2,507°F)[6]에서 녹습니다.고대에 소량의 철분을 숯불달구고 망치로 덩어리를 용접해 불순물을 짜내는 방법으로 고체상태에서 제련했다.주의해서, 탄소 함량을 불 속에서 이동시킴으로써 조절할 수 있었다.구리나 주석과 달리 액체나 고체 철은 탄소를 매우 쉽게 녹인다.

이 모든 온도는 청동기 시대부터 사용된 고대 방법으로 도달할 수 있었다.철의 산화율은 800°C(1,470°F) 이상으로 빠르게 증가하므로 저산소 환경에서 용련하는 것이 중요합니다.철산화물을 줄이기 위해 탄소를 사용하는 제련은 [6]강철이라고 하기에는 너무 많은 탄소를 유지하는 합금(피그 철)을 만들어냅니다.초과된 탄소 및 기타 불순물은 다음 단계에서 제거됩니다.

원하는 성질을 가진 강철을 생산하기 위해 종종 철/탄소 혼합물에 다른 재료가 첨가됩니다.강철의 니켈과 망간은 인장 강도를 높여 철-탄소 용액의 오스테나이트 형태를 보다 안정적으로 만들고, 크롬은 경도 및 용해 온도를 높이며, 바나듐은 금속 [7]피로를 줄이면서 경도를 높입니다.

부식을 방지하기 위해 금속 표면에 단단한 산화물이 형성되도록 최소 11%의 크롬을 강철에 첨가할 수 있습니다. 이를 스테인리스강이라고 합니다.텅스텐은 시멘타이트의 형성을 늦추고, 철 매트릭스에 탄소를 유지하며, 마텐사이트가 느린 담금질 속도로 우선적으로 형성되도록 하여 고속 강철을 생성합니다.과 유황을 첨가하면 입자가 줄어들기 때문에 강철이 쉽게 회전할 수 있을 뿐만 아니라 더 잘 부서지고 부식되기 쉽습니다.그럼에도 불구하고 이러한 합금은 인성 및 내식성이 가장 중요하지 않은 분야에서 너트, 볼트 및 와셔와 같은 구성 요소에 자주 사용됩니다.그러나 대부분의 경우 황, 질소, , 납과 같은 p-블록 원소는 강철을 더 취약하게 만드는 오염물질로 간주되며,[7] 따라서 가공 과정에서 강철 용융에서 제거됩니다.

특성.

강철의 밀도는 합금 구성 요소에 따라 다르지만 일반적으로 7,750 ~ 8,050 kg/m3(484 ~ 503 lb/cu ft) 또는 7.75 ~ 8.05 g/cm3(4.48 ~ 4.65 oz/cu in)[8]의 범위에 있습니다.

강철을 만드는 탄소와 철의 혼합 농도의 좁은 범위에서도 매우 다른 특성을 가진 여러 다른 야금 구조가 형성될 수 있습니다.이러한 특성을 이해하는 것은 양질의 강철을 만드는 데 필수적입니다.상온에서, 순수한 철의 가장 안정적인 형태는 알파 철 또는 알파 철이라고 불리는 신체 중심 입방체 구조입니다.이 금속은 0°C(32°F)에서 0.005%, 723°C(1,333°F)에서 0.021 중량% 이하의 소량의 탄소만을 녹일 수 있는 상당히 부드러운 금속입니다.알파 철에 탄소가 포함된 것을 페라이트라고 한다.910°C에서 순수 철은 감마 철 또는 γ-철이라고 하는 면중심 입방정(FCC) 구조로 변환됩니다.감마 철에 탄소가 포함된 것을 오스테나이트라고 한다.더 개방적인 오스테나이트의 FCC 구조는 1,148°C(2,098°F)에서 훨씬 [10]더 많은 탄소(페라이트보다 38배)[9]를 녹일 수 있으며, 이는 강철의 탄소 함량을 반영하는 것이며, 그 이상은 주철입니다.탄소가 철과 함께 용액 밖으로 이동할 때, 시멘타이트라고3 불리는 매우 단단하지만 부서지기 쉬운 물질을 형성합니다.

정확히 0.8%의 탄소(공중강이라고 함)를 가진 강철이 냉각되면 혼합물의 오스테나이트상(FCC)이 페라이트상(BCC)으로 돌아가려고 합니다.탄소는 FCC 오스테나이트 구조 내에 들어가지 않게 되어, 탄소가 과잉이 됩니다.탄소가 오스테나이트를 빠져나가는 한 가지 방법은 용액에서 시멘타이트로 침전하여 페라이트라고 불리는 BCC 철의 주변 상과 적은 비율의 탄소를 용액에 남기는 것입니다.페라이트, 시멘트, 두 개의 페라이트는 동시에 펄라이트라고 불리는 층상 구조를 생성하는데, 펄의 어미와 닮았다고 해서 이름이 붙여졌다.과페레텍토이드 조성물(탄소 0.8% 이상)에서는 우선 오스테나이트 입자 경계에서 시멘타이트의 큰 포함물로 탄소가 침전되어 입자 중 탄소 비율이 에우텍토이드 조성물(0.8%)로 감소하며, 이 시점에서 퍼라이트 구조가 형성된다.탄소(하이포에우텍토이드)가 0.8% 미만인 강철의 경우, 페라이트 성분이 탄소 0.8%까지 상승할 때까지 입자 내에서 먼저 페라이트가 형성되며, 이때 펄라이트 구조가 형성됩니다.차아유도로이드강의 [11]경계에는 시멘트사이트의 큰 함유물이 형성되지 않습니다.위의 예에서는 냉각 프로세스가 매우 느리기 때문에 탄소 이동에 충분한 시간이 걸린다고 가정합니다.

냉각 속도가 증가함에 따라 탄소는 입자 경계에서 탄화물을 형성하기 위해 이동하는 시간은 줄어들지만 점점 더 많은 양의 입자 내 미세 구조의 펄라이트를 가질 것입니다. 따라서 탄화물은 더 넓게 분산되고 이러한 입자 내 결함의 미끄러짐을 방지하여 경화를 초래합니다.강철. 담금질에 의해 생성되는 매우 높은 냉각 속도에서 탄소는 이동할 시간이 없지만 얼굴 중심의 오스테나이트 안에 갇혀 마르텐사이트를 형성합니다.마르텐사이트는 탄소와 철의 과포화 형태로 매우 단단하지만 부서지기 쉽습니다.탄소의 함량에 따라 마텐사이트상은 다른 형태를 취합니다.탄소 0.2% 이하에서는 페라이트 BCC 결정 형태를 취하지만 탄소 함량이 높을 때는 체심 사각형(BCT) 구조를 취합니다.오스테나이트에서 [clarification needed]마르텐사이트로의 변환에는 열활성화 에너지가 없습니다.구성 변화가 없기 때문에 원자는 일반적으로 같은 [12]이웃을 유지합니다.

마르텐사이트는 오스테나이트보다 밀도가 낮기 때문에(냉각 중에 팽창하므로), 이들 사이의 변환에 의해 부피가 변화합니다.이 경우 확장이 발생합니다.이러한 팽창으로 인한 내부 응력은 일반적으로 마르텐사이트 결정의 압축 형태와 나머지 페라이트 부분의 장력의 형태를 취하며, 두 구성 요소 모두에 상당한 양의 전단력이 가해집니다.담금질을 잘못하면 내부 응력으로 인해 부품이 냉각될 때 산산조각날 수 있습니다.적어도 내부 작업 경화 및 기타 미세 결함의 원인이 됩니다.강철을 물에 담금질할 때 담금질 균열이 생기는 것은 흔한 일이지만 항상 눈에 [13]보이는 것은 아닙니다.

열처리

탄소강에 대한 Fe-C 위상 다이어그램. 열처리에 필요한0 A1, A2, A 및3 A 임계 온도를 보여줍니다.

강철에는 여러 가지 유형의 열처리 프로세스가 있습니다.가장 흔한 것은 어닐링, 담금질, 템퍼링입니다.

아닐은 강철을 국소 내부 응력을 완화하기에 충분히 높은 온도로 가열하는 과정입니다.제품의 전반적인 연화를 발생시키는 것이 아니라 소재에 갇혀 있는 변형과 응력을 국소적으로 완화합니다.어닐링은 회수, 재결정곡물 성장이라는 세 가지 단계를 거칩니다.특정 강철을 아닐하는 데 필요한 온도는 달성해야 하는 아닐링 유형과 합금 성분에 [14]따라 달라집니다.

담금질에는 강철을 가열하여 오스테나이트상을 만든 후 이나 기름에 담금질하는 작업이 포함됩니다.이 급속 냉각으로 인해 단단하지만 부서지기 쉬운 마르텐사이트 [12]구조가 만들어집니다.그런 다음 강철을 담금질합니다. 이것은 단지 특수 어닐링 유형으로, 메짐성을 줄이기 위해 강화됩니다.이 어플리케이션에서 아닐(소화) 프로세스는 일부 마르텐사이트를 시멘트 또는 스피로이드라이트로 변환하여 내부 응력과 결함을 감소시킵니다.그 결과 연성과 내파괴성이 뛰어난 [15]강철이 됩니다.

생산.

강철 제조용 철광석 펠릿

철을 광석에서 제련할 때, 그것은 바람직한 것보다 더 많은 탄소를 함유하고 있다.강철이 되려면 탄소를 올바른 양으로 줄이기 위해 재처리해야 합니다. 이때 다른 원소를 추가할 수 있습니다.과거에는 철강 설비가 원강 제품을 잉곳으로 주조하여 잉곳으로 만들었으며, 잉곳은 최종 제품을 생산하는 추가적인 정제 공정에서 사용될 때까지 보관되었습니다.현대 설비에서 초기 제품은 최종 조성에 가깝고 긴 슬래브에 연속적으로 주조되어 막대 및 압출물로 절단 및 성형되고 열처리를 통해 최종 제품을 생산합니다.현재 약 96%의 강철이 연속 주조되는 반면 [16]주괴로 생산되는 비율은 4%에 불과합니다.

그런 다음 주괴를 적신 구덩이에서 가열하여 슬래브, 빌렛 또는 꽃으로 가열합니다.슬래브는 열간 또는 냉간 압연하여 판금 또는 판으로 만든 것입니다.빌렛은 뜨겁거나 차갑게 말아 막대, 막대, 와이어로 만듭니다.꽃은 I빔이나 레일 같은 구조용 강철로 뜨겁거나 차갑게 말리는 것입니다.현대 제철소에서는 광석이 들어오고 철강 완제품이 [17]나오는 한 조립 라인에서 이러한 과정이 종종 발생합니다.강철이 최종 압연된 후 강도를 위해 열처리되는 경우가 있지만, 이는 비교적 [18]드문 일입니다.

역사

중세 블루머리의 제련

고대

강철은 고대에 알려져 있었고 블루머리[19][20]도가니에서 생산되었다.

강철의 최초 생산은 아나톨리아의 고고학 유적지(카만-칼레호위크)에서 발굴된 철기 조각에서 볼 수 있으며 기원전 [21][22]1800년으로 거슬러 올라가는 거의 4,000년 전의 것이다.호레이스이베리아 반도에서 팔카타와 같은 강철 무기를 확인했고, 노릭 강철은 로마 [23]군대에서 사용되었다.

남인도의 세릭 철(wootz steel)의 명성은 다른 [20]나라들에서 상당히 커졌다.스리랑카의 금속 생산 현장에서는 몬순 바람에 의해 구동되는 고탄소 강철을 생산할 수 있는 풍로가 사용되었습니다.인도에서 도가니를 이용한 대규모 Wootz 철강 생산은 기원전 6세기에 일어났으며, 이는 현대 철강 생산과 [19][20]야금의 선구자였습니다.

전국시대(기원전 403–221년)의 중국인들담금질 [24]경화강을 가지고 있는 반면, 한나라시대(기원전 202년)의 중국인들은 담금질 경화강을 가지고 있었다.AD 220)은 단철과 주철을 함께 용해하여 강철을 만들었고,[25][26] 따라서 AD 1세기까지 탄소 중간강을 생산했습니다.

탄소강2000년하야족의 조상들이 화로 내부의 온도가 1300~1400°[27][28][29][30][31][32]C에 이를 수 있도록 "예열"하는 복잡한 과정을 거쳐 서탄자니아에서 만들어졌다는 증거가 있다.

우츠와 다마스쿠스

인도에서 최초로 고탄소 강철이 생산되었다는 증거는 타밀나두코두마날, 안드라프라데시카르나타카골콘다 지역, 그리고 스리랑카 [33]지역의 데히가 알라칸다 사만랄라와 지역에서 발견된다.이것은 Wootz 철강으로 알려지게 되었고, 기원전 6세기경에 남인도에서 생산되어 [34][35]전 세계로 수출되었다.상암 타밀어,[36] 아랍어, 라틴어 문헌에서 당시 로마, 이집트, 중국, 아랍권에 수출된 세계 최고의 철강으로 언급되는 이 지역의 철강 기술은 기원전 326년 이전부터 존재했다.스리랑카 남동부의 티사마하라마에 있는 기원전 200년 타밀 무역 길드고전시대부터 [37][38][39]가장 오래된 철과 강철 공예품과 생산 공정을 섬으로 가져왔다.스리랑카 아누라다푸라의 중국인과 현지인도 서기 [40][41]5세기까지 남인도 체라왕조 타밀에서 우츠강을 만드는 생산 방식을 채택했다.스리랑카에서 이 초기 제강 방법은 몬순 바람에 의해 구동되는 고유 풍로를 사용하여 고탄소 [42][43]강철을 생산했습니다.이 기술은 남인도의 [citation needed]타밀인들에게서 얻었기 때문에, 인도의 철강 기술의 기원은 기원전 [34][43]400-500년으로 추정할 수 있다.

내구성과 우위를 점할 수 있는 능력으로 유명한 우츠, 다마스쿠스강이라고 불리게 된 것은 페르시아에서 온 아랍인들이 인도에서 가져갔을 수도 있다.그것은 원래 다양한 미량 요소들을 포함한 여러 가지 다른 물질들로 만들어졌는데, 궁극적으로는 파노폴리스의 조시모스의 글에서 비롯된 것으로 보인다.기원전 327년 알렉산더 대왕은 패배한 포루스 왕으로부터 금이나 은이 아닌 30파운드의 [44]강철로 상을 받았다.최근의 연구는 탄소 나노튜브가 그것의 구조에 포함되어 있다고 추측하고 있는데, 이것은 그것의 전설적인 특성들 중 일부를 설명할 수 있다. 하지만, 그 시대의 기술을 고려할 때,[45] 그러한 특성은 설계에 의해서가 아니라 우연에 의해 만들어졌다.철분이 함유된 토양을 목재로 가열하는 데 자연풍이 사용되었습니다.고대 신할라인들은 흙 [42]2톤당 1톤의 강철을 추출하는 데 성공했는데, 이것은 그 당시 놀라운 위업이었다.그러한 용광로 중 하나가 사만날라웨와에서 발견되었고 고고학자들은 고대인들이 [42][46]그랬던 것처럼 강철을 생산할 수 있었다.

순철과 탄소(일반적으로 숯 형태)를 도가니에서 천천히 가열 및 냉각하여 형성된 도가니강은 서기 [35]9세기부터 10세기까지 메르브에서 생산되었습니다.11세기 송나라에서 열등하고 비균질적인 강철을 생산하는 베르가네스크 공법과 냉풍 [47]아래 반복 단조를 통해 부분적인 탈탄산을 사용하는 현대 베세머 공법의 선구자 두 가지 기술을 이용한 강철 생산의 증거가 있다.

현대의

영국 셰필드베세머 컨버터

17세기 이후, 유럽 철강 생산의 첫 번째 단계는 철광석을 [48]용광로에서 선철로 제련하는 것이었습니다.원래 숯을 사용하는 현대식 방법은 코크스를 사용하므로 경제성이 더욱 입증되었습니다.[49][50][51]

바 아이언에서 시작하는 공정

이러한 공정에서 선철은 제철소에서 정제(정련)되어 바철을 생산했고, 그 후 [48]제철에 사용되었습니다.

접합 과정에 의한 강철의 생산은 1574년 프라하에서 출판된 논문에 기술되었고 1601년부터 뉘른베르크에서 사용되었다.갑옷과 줄의 케이스 강화에 대한 유사한 과정은 1589년 나폴리에서 출판된 책에 설명되어 있다.이 공정은 약 1614년에 영국에 도입되었고 1610년대 [52]콜브룩데일에서 바질 브룩 경이 이러한 강철을 생산하는데 사용되었다.

이 공정의 원료는 철봉이었습니다.17세기 동안, 최고의 강철은 스웨덴 스톡홀름 북쪽 지역의 광석 철에서 나온다는 것이 실현되었다.이것은 19세기에도 여전히 일반적인 원자재 공급원이었는데, 거의 그 과정이 [53][54]사용되기만 하면 그랬다.

도가니강은 단조가 아닌 도가니에서 녹인 강철로 균질성이 더 우수합니다.대부분의 이전 용해로는 강철을 녹일 만큼 높은 온도에 도달할 수 없었습니다.초기의 현대 도가니 철강 산업은 1740년대 벤자민 헌츠만의 발명으로부터 비롯되었다.블리스터강(위와 같이 제조)을 도가니 또는 용광로에서 녹인 후 주괴로 주조했습니다(보통).[54][55]

선철에서 시작하는 공정

브란덴부르크 산업 박물관에 있는 Siemens-Martin 노천로.

현대 제철의 시대는 1855년 헨리 베세머공정도입으로 시작되었는데, 이 공정의 원료는 [56]선철이었다.그의 방법은 값싸게 많은 양의 강철을 생산할 수 있게 해주었고, 따라서 연강은 이전에 단철을 [57]사용하던 대부분의 용도로 사용되게 되었다.Gilchrist-Thomas 공정(또는 기본 베세머 공정)은 변환기에 인을 제거하기 위한 기본 재료를 라이닝하여 만든 베세머 공정을 개선한 것입니다.

또 다른 19세기 제강 공정은 베세머 [54]공정을 보완하는 지멘스-마틴 공정이었다.그것은 바 철(또는 강철 스크랩)과 선철을 함께 녹이는 것으로 구성되었다.

전기 아크로에서 나오는 백열강.

이러한 강철 생산 방법은 [58]1952년에 개발된 기본 산소 제강(BOS)의 린츠-도나위츠 공정과 다른 산소 제강 방법에 의해 구식이 되었다.기본 산소 제강은 용해로에 주입된 산소가 이전에 사용된 [59]공기에서 유입된 불순물, 주로 질소를 제한하고, 개방 노상 공정에 대해 BOS 공정에서 동일한 양의 강철을 12분의 1로 [58]제조하기 때문에 이전의 제강 방법보다 우수합니다.오늘날 전기 아크로(EAF)는 고철을 재처리하여 새로운 강철을 만드는 일반적인 방법입니다.선철을 강철로 변환하는 데도 사용할 수 있지만, 많은 전기 에너지(미터톤당 약 440kWh)를 사용하기 때문에 일반적으로 값싼 [60]전기가 충분히 공급될 때만 경제적입니다.

산업

2007년 국가별 철강 생산량(백만 톤 단위)

철강산업은 사회기반시설 [61]전반적인 경제개발에서 철강이 수행하는 중요한 역할 때문에 종종 경제진보의 지표로 여겨진다.1980년에는 50만 명 이상의 미국 철강 노동자가 있었다.2000년까지 철강 노동자의 수는 224,[62]000명으로 감소했다.

중국과 인도의 경제 호황은 철강 수요를 크게 증가시켰다.2000년과 2005년 사이에 세계 철강 수요는 6% 증가했습니다.2000년 이후 타타 스틸(2007년 Corus Group 인수), 바오스틸 그룹, 샤강 그룹 등 인도와 중국의 여러[63] 철강회사가 [according to whom?]두각을 나타내고 있습니다.그러나 2017년 현재 ArcelorMittal은 세계 최대의 철강 [64]생산업체입니다.2005년 영국 지질조사국은 중국이 세계 점유율의 약 3분의 1을 차지해 철강 생산 1위라고 밝혔고, 일본, 러시아, 미국이 [65]그 뒤를 이었다.강철의 큰 생산 능력은 또한 주요 생산 경로와 관련된 상당한 양의 이산화탄소 배출을 야기한다.2019년에는 전 세계 이산화탄소 배출량의 7~9%가 철강산업에서 [66]발생하는 것으로 추정됐다.이러한 배출량의 감소는 코크스를 사용한 주요 생산 경로의 변화, 강철의 재활용 증가 및 탄소 포집 및 저장 기술 또는 탄소 포집 및 활용 기술 적용에서 발생할 것으로 예상된다.

2008년에 철강은 런던 금속 거래소에서 상품으로 거래되기 시작했다.2008년 말 철강산업은 급격한 침체에 직면했고 이로 인해 많은 [67]감축이 이루어졌다.

재활용

철강은 [3]전 세계적으로 재활용률이 60%를 넘는 세계에서 가장 재활용이 많은 재료 중 하나입니다.미국에서만 2008년에 8천2백만 미터톤(8천1백만 미터톤, 9천만 쇼트톤)이 재활용되어 전체 재활용률이 83%[68]에 달했습니다.

폐기된 강철보다 더 많은 강철이 생산됨에 따라, 재활용 원료 양은 전체 강철 생산량의 약 40%에 달합니다. 2016년에는 전세계적으로 162만8천톤(1.602×10톤9, 1.795×10단톤9)의 조강이 생산되었으며,[69] 6억3천만톤(6억2천만톤, 6억9천만톤)의 재활용량이 생산되었습니다.

컨템포러리

베들레헴 철강(사진 펜실베이니아주 베들레헴)은 2003년 폐업 전까지 세계 최대 철강 제조업체 중 하나였다.

카본

현대의 강철은 다양한 [7]합금 금속 조합으로 제작되어 다양한 목적을 달성합니다.단순히 철과 탄소로 구성된 탄소강은 철강 [5]생산의 90%를 차지합니다.저합금강은 다른 원소(일반적으로 몰리브덴, 망간, 크롬 또는 니켈)와 최대 10%의 중량으로 합금되어 두꺼운 [5]부분의 경화성을 개선합니다.고강도 저합금강은 다른 원소(일반적으로 1.5% 망간)를 소량 첨가(보통 중량 기준 2% 미만)하여 약간의 가격 [70]인상을 위한 추가 강도를 제공합니다.

최근 기업 평균 연비(CAFE) 규제는 첨단 고강도강(AHSS)으로 알려진 새로운 종류의 강철을 만들어냈다.이 재료는 견고하고 연성이 있어 차량 구조물이 보다 적은 재료를 사용하면서 현재의 안전 수준을 유지할 수 있다.상업적으로 이용 가능한 여러 등급의 AHSS가 있는데, 예를 들어 2상강은 페라이트계 및 마텐사이트계 미세구조를 모두 포함하도록 열처리되어 성형 가능한 고강도 [71]강철을 생산합니다.Transformation Guided Plasticity(TRIP)강은 특수 합금 및 열처리를 통해 보통 오스테나이트가 없는 저합금 페라이트강의 상온에서 오스테나이트 양을 안정화시킵니다.변형함으로써 오스테나이트는 열을 [72]가하지 않고 마르텐사이트로 상전이를 한다.트윈닝 유도 소성(TWIP)강은 특정 유형의 변형률을 사용하여 [73]합금에 대한 작업 경화 효과를 높입니다.

탄소강은 [74]녹으로부터 보호하기 위해 용융 또는 아연 전기도금을 통해 아연도금되는 경우가 많습니다.

합금

강철로 구조 부재 단조

스테인리스강은 부식을 방지하기 위해 크롬이 최소 11% 이상 함유되어 있으며, 니켈과 종종 결합됩니다.페라이트계 스테인리스강과 같은 일부 스테인리스강은 자성을 띠지만, 오스테나이트와 같은 다른 스테인리스강은 비자성을 [75]띠지 않습니다.내식강은 CRES로 약칭됩니다.

합금강은 크롬 및 바나듐과 같은 소량의 합금 원소가 첨가된 일반 탄소강입니다.보다 현대적인 강철로는 공구강이 있는데, 공구강은 다량의 텅스텐과 코발트 또는 기타 원소와 합금되어 용액 경화를 극대화합니다.또한 석출 경화를 사용할 수 있으며 합금의 [5]내온성을 개선합니다.공구강은 일반적으로 날카롭고 오래가는 절삭날이 필요한 축, 드릴 및 기타 장치에 사용됩니다.다른 특수 목적 합금에는 Cor-ten과 같은 풍화 강철이 있습니다. Cor-ten은 안정적이고 녹슨 표면을 획득하여 풍화하므로 [76]도장되지 않고 사용할 수 있습니다.마레이징 강철은 니켈 및 기타 원소와 합금되지만, 대부분의 강철과 달리 탄소 함량이 거의 없습니다(0.01%).이것은 매우 강하지만 여전히 가단성이 있는 [77]강철을 만듭니다.

엘린강벙커버스터 무기에 사용할 비교적 저렴한 강철을 만들기 위해 다양한 양으로 12개 이상의 다른 원소의 조합을 사용합니다.하드필드강(Robert Hadfield경 이후) 또는 망간강은 12~14%의 망간을 함유하고 있으며, 이 망간은 마모될 경우 매우 단단한 피부로 형성되어 마모에 저항합니다.를 들어 탱크 트랙, 불도저 블레이드 가장자리, 생명 [citation needed]절단 블레이드 등이 있습니다.

표준

일반적으로 사용되는 강철 합금의 대부분은 표준 기관별로 다양한 등급으로 분류됩니다.예를 들어, 자동차 엔지니어 협회(Society of Automotive Engineers)에는 여러 가지 [78]강철 유형을 정의하는 일련의 등급이 있습니다.미국 테스트재료 학회에는 [79]미국에서 가장 일반적으로 사용되는 구조용 강철인 A36강과 같은 합금을 정의하는 별도의 표준이 있습니다.JIS는 또, 개도국 뿐만이 아니라 일본에서도 폭넓게 사용되고 있는 일련의 철강 등급에 대해서도 정의하고 있다.

사용하다

강철 양털 두루마리

철과 강철은 도로, 철도, 기타 인프라, 기구 및 건물의 건설에 널리 사용된다.경기장, 초고층 빌딩, 다리, 공항과 같은 대부분의 현대식 대형 구조물들은 철골격으로 지탱된다.콘크리트 구조도 철근을 사용한다.주요 가전제품과 자동차에서 널리 사용되고 있다.알루미늄 사용이 증가했음에도 불구하고, 여전히 차체의 주요 재료입니다.강철은 볼트, , 나사, 기타 가정용 제품 및 조리 [80]도구와 같은 다양한 다른 건축 자재에 사용됩니다.

다른 일반적인 응용 분야로는 조선, 파이프라인, 광산, 연안 건설, 항공우주, 백색 제품(: 세탁기), 불도저, 사무용 가구, 강철 양모, 공구개인 조끼 또는 차량 갑옷(이 역할에서는 압연 균질 장갑으로 더 잘 알려져 있음) 등의 중장비 등있다.

이력

카본 스틸 나이프

베세머 공정과 다른 현대 생산 기술이 도입되기 전에, 강철은 비쌌고 값싼 대안이 존재하지 않는 곳에서만 사용되었고, 특히 단단하고 날카로운 날이 필요한 칼, 면도기, 검, 그리고 다른 물건들의 첨단을 위해 사용되었습니다.그것은 또한 시계[54]시계에 사용되는 것을 포함하여 스프링에도 사용되었다.

더 빠르고 더 저렴한 생산 방법의 등장으로, 강철은 구하기 쉽고 훨씬 더 저렴해졌다.그것은 다양한 목적을 위해 연철을 대체했다.그러나 20세기 후반에 플라스틱이 보급되면서 제조 비용과 무게가 [81]낮아진 일부 용도에서는 강철을 대체할 수 있었습니다.탄소 섬유는 스포츠 장비나 고급 자동차와 같은 일부 비용 민감성이 낮은 애플리케이션에서 강철을 대체하고 있습니다.

철교

플랫 카본

풍화(COR-TEN)

스테인리스

스테인리스 그레이비 보트

로우 백그라운드

제2차 세계대전 후 제조된 철강은 핵무기 실험에 의해 방사성핵종오염되었다.1945년 이전에 제조된 저배경강은 가이거 계수기 및 방사선 차폐와 같은 특정 방사선에 민감한 용도에 사용된다.

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레퍼런스

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추가 정보

외부 링크