주철과 주강: 화학 조성 및 주요 차이점 설명

주철과 주강 중 선택하는 것은 엔지니어링 및 제조 분야에서 기본적인 결정입니다. 두 재료 모두 주조를 통해 생산되는 철합금이지만, 주로 탄소 함량에 차이가 있어 서로 다른 화학 조성을 가지며, 이로 인해 물성과 용도가 크게 달라집니다.

화학 조성 및 미세구조
핵심적인 차이는 탄소 함량에 있다. 주철 일반적으로 2%에서 4%의 탄소와 함께 1%에서 3%의 실리콘을 포함한다. 이 높은 탄소 함량으로 인해 과잉 탄소가 철 기본 구조 내에서 흑연편(회주철의 경우) 또는 입상(연주철의 경우)으로 석출된다. 주물 강 반면에 주강은 훨씬 낮은 탄소 함량을 가지며, 일반적으로 0.5% 이하로 탄소가 고용 상태 또는 강탄화물로 존재하게 되어 주로 베인석 또는 마르텐사이트 미세구조를 형성한다.

기계적 및 성능 특성
이러한 구조적 차이가 각각의 성능을 결정짓는다:

• 강도 및 연성:  주물 강 주강은 우수한 인장 강도, 충격 저항성 및 연성을 제공한다. 파손 전까지 상당한 변형을 견딜 수 있으므로 동적 하중에 이상적이다. 주철 주철, 특히 회주철은 압축 강도는 뛰어나지만 인장 시에는 비교적 취약하며 충격 저항성이 낮다.

• 경도 및 마모성: 백주철과 같은 일부 주철은 뛰어난 경도와 내마모성을 제공합니다. 주강은 표면 경화가 가능하지만, 특정 응용 분야에서는 주철이 일반적으로 더 나은 마모 저항성을 제공합니다.

• 감쇠성 및 가공성:  주철 흑연 플레이크로 인해 진동 감쇠 성능이 뛰어나며, 일반적으로 가공이 용이합니다. 주물 강 진동 감쇠 성능은 덜 뛰어나지만, 용접성과 용접 강도가 우수합니다.

응용 및 비용 고려사항

• 전형적인 응용 프로그램:

  • 주철: 엔진 블록, 브레이크 디스크, 공작기계 베이스, 배관, 조리기구 등 강성, 감쇠 또는 내마모성이 중요한 분야에 사용됩니다.

  • 주조 강철: 고강도, 인성, 피로 저항성이 요구되는 구조 부품, 기어, 중장비 부품, 압력용기 및 자동차 서스펜션에 사용됩니다.

• 비용: 일반적으로 기본적인 주철의 원자재 및 생산 비용은 주강보다 낮습니다. 철강 제조 공정은 더 많은 에너지를 필요로 하며, 주강을 주조할 때에는 원하는 특성을 얻기 위해 더욱 정교한 몰드 기술과 주조 후 열처리가 종종 요구됩니다.

요약하자면, 주철 강성, 감쇠성 및 마모 저항이 필요한 비용 효율적인 부품에 적합한 선택입니다. 주물 강 인성이 가장 중요한 충격, 응력 및 동적 하중을 받는 고성능 부품에 사용됩니다. 최종 결정은 기계적 요구사항, 사용 조건 및 총비용에 대한 정밀한 평가에 달려 있습니다.