합금 원소 해설: 각 원소가 강에서 하는 역할

이 표를 읽는 법

원소들은 함께 작용하며, 같은 원소가 어느 강종에서는 특징이 되고 다른 강종에서는 상한이 정해진 잔류 원소가 될 수 있습니다. 아래 항목은 일반적인 합금강과 스테인리스강에서 주된, 의도된 효과를 설명합니다. 이 사이트의 강종 페이지는 명명된 각 강종에 대해 실제로 허용되는 범위를 제공합니다.

원소	주요 효과	알아둘 점
Carbon (C)	주된 강화 원소: 탄화물을 형성하고 담금질 시 마르텐사이트를 가능하게 하여 경도와 인장 강도를 높임	탄소가 증가하면 연성, 인성, 용접성이 떨어짐; 배합에서 가장 중대한 영향을 미치는 단일 원소
Manganese (Mn)	탈산제; 강도와 경화능을 높임; 황을 취성인 FeS 피막 대신 무해한 MnS로 결합시킴	거의 모든 강에 들어 있음; 높은 함량(11–14%)은 가공경화하는 Hadfield 내마모강을 만듦
Silicon (Si)	탈산제; 고용 강화 원소; 스프링강과 전기강판의 핵심 원소	함량이 높아지면 표면 품질과 아연도금 거동이 나빠질 수 있음
Chromium (Cr)	경화능, 내마모성 탄화물, 고온 강도; 약 10.5% 이상에서는 스테인리스강을 정의하는 부동태 피막	냉각이 부주의하면 일부 Cr-Mo강에서 템퍼링 취화 민감성을 가져오기도 함
Molybdenum (Mo)	고온(크리프) 강도, 경화능, 템퍼링 저항성; 스테인리스강의 공식 저항성을 크게 개선함(PREN 식의 Mo 항이 바로 이 원소)	비쌈 — 강종은 의도적으로 사용하며, 합금강에서는 일반적으로 십분의 몇 퍼센트 수준
Nickel (Ni)	특히 저온에서의 인성; 경화능; 오스테나이트를 안정화함(300계 스테인리스의 기초)	대개 가장 비싼 흔한 첨가 원소; 304와 430 사이의 가격 차이를 좌우함
Vanadium (V)	미세한 탄화물: 결정립 미세화, 공구강의 이차 경화, 내마모성, 소량으로 크리프 강도	낮은 수준, 일반적으로 0.05–0.30%에서 효과적
Tungsten (W)	매우 단단하고 열에 안정한 탄화물: 고속도강의 고온 경도(M2는 대략 6% W를 함유)	무겁고 비쌈; 많은 현대 공구강에서는 몰리브덴으로 부분적으로 대체됨
Niobium (Nb)	HSLA강에서 결정립 미세화와 석출 강화; 스테인리스강을 예민화에 대해 안정화함(347 강종)	구조용강에서는 백분의 몇 퍼센트 수준에서 작용함
Titanium (Ti)	강한 탄화물/질화물 형성 원소: 스테인리스강을 안정화함(321 강종), 붕소를 질소로부터 보호함, IF강에서 탄소를 고정함	과잉 티타늄은 표면 품질과 인성을 해칠 수 있음
Boron (B)	백만분율 단위의 극소량만으로 저탄소강과 중탄소강의 경화능을 극적으로 높임	질소나 산소와 결합하면 효과가 사라짐 — 붕소강은 티타늄이나 알루미늄으로 이 원소를 보호함
Sulfur & phosphorus (S, P)	대개 제한해야 할 잔류 원소: 황은 횡방향 인성을 해치고, 인은 취화를 일으키고 편석함	쾌삭강에서는 의도적으로 첨가됨 — 피삭성을 위한 황(예: 1215, 11SMn30), 일부 재인화강과 내후성강에서의 인

단일 원소보다 상호작용이 더 중요합니다

실제 강종은 균형의 산물입니다. 크롬과 몰리브덴의 조합은 2.25Cr-1Mo에 크리프 저항성을 주고, 니켈과 크롬의 조합은 304의 오스테나이트 조직을 만들며, 탄소의 경도 잠재력은 망간, 크롬 또는 붕소가 경화능을 제공할 때만 단면 크기를 통해 도달할 수 있습니다. 따라서 규격은 원소를 범위들의 묶음으로 지정하며, “동등한” 강종 사이의 대체는 한 번에 한 원소가 아니라 전체 묶음을 비교할 때 가장 안전합니다.