實用 철강과과 과 HS 분류 - customs · 實用 철강과과과 hs 분류 2006 포항세관철강연구동아리

實用實用實用實用

철 강철 강철 강철 강 과과과과 분 류분 류분 류분 류H SH SH SH S

2006200620062006

포항세관 철강연구동아리포항세관 철강연구동아리포항세관 철강연구동아리포항세관 철강연구동아리

포항세관 철강연구동아리- 1 -

목 차목 차목 차목 차

철강의 일반적 이해철강의 일반적 이해철강의 일반적 이해철강의 일반적 이해....ⅠⅠⅠⅠ

철의 기원철의 기원철의 기원철의 기원1.1.1.1. ········································································································································································································································································································································································ 13131313

철의 역사철의 역사철의 역사철의 역사2.2.2.2. ········································································································································································································································································································································································ 14141414

제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정3.3.3.3. ···················································································································································································································································································· 15151515

철의 성질철의 성질철의 성질철의 성질4.4.4.4. ········································································································································································································································································································································································ 19191919

가 철의 성질가 철의 성질가 철의 성질가 철의 성질....

나 철의 강도를 결정하는 탄소나 철의 강도를 결정하는 탄소나 철의 강도를 결정하는 탄소나 철의 강도를 결정하는 탄소....

다 철의 가공다 철의 가공다 철의 가공다 철의 가공....

철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성5.5.5.5. ···························································································································································································································································································· 24242424

가 평형상태도가 평형상태도가 평형상태도가 평형상태도. Fe-C. Fe-C. Fe-C. Fe-C

나 불변반응나 불변반응나 불변반응나 불변반응. (Invariant Reaction). (Invariant Reaction). (Invariant Reaction). (Invariant Reaction)

다 철강의 변태다 철강의 변태다 철강의 변태다 철강의 변태....

라 강의 성질에 미치는 합금원소라 강의 성질에 미치는 합금원소라 강의 성질에 미치는 합금원소라 강의 성질에 미치는 합금원소....

철강제조공정철강제조공정철강제조공정철강제조공정....ⅡⅡⅡⅡ

철강의 분류 및 원료철강의 분류 및 원료철강의 분류 및 원료철강의 분류 및 원료1.1.1.1. ···················································································································································································································································································· 37373737

가 철강의 분류가 철강의 분류가 철강의 분류가 철강의 분류....

나 철강의 원료나 철강의 원료나 철강의 원료나 철강의 원료....

제선공정제선공정제선공정제선공정2.2.2.2. ················································································································································································································································································································································································ 42424242

제강공정제강공정제강공정제강공정3.3.3.3. ················································································································································································································································································································································································ 43434343

가 개요가 개요가 개요가 개요....

나 제강법의 종류나 제강법의 종류나 제강법의 종류나 제강법의 종류....

다 조괴작업다 조괴작업다 조괴작업다 조괴작업. ( ). ( ). ( ). ( )造塊作業造塊作業造塊作業造塊作業

라 연속주조법라 연속주조법라 연속주조법라 연속주조법....

압연공정압연공정압연공정압연공정4.4.4.4. ················································································································································································································································································································································································ 57575757


나 압연강재나 압연강재나 압연강재나 압연강재....

실용 철강과 분류HS - 2 -

다 반제품다 반제품다 반제품다 반제품. ( Semi-Finished Steel Products). ( Semi-Finished Steel Products). ( Semi-Finished Steel Products). ( Semi-Finished Steel Products)半製品半製品半製品半製品

라 봉형강류 압연공정라 봉형강류 압연공정라 봉형강류 압연공정라 봉형강류 압연공정....

마 판재류 압연공정마 판재류 압연공정마 판재류 압연공정마 판재류 압연공정....

조관공정조관공정조관공정조관공정5.5.5.5. ················································································································································································································································································································································································ 85858585


나 강관 제조공정나 강관 제조공정나 강관 제조공정나 강관 제조공정....

특수강 제조공정특수강 제조공정특수강 제조공정특수강 제조공정6.6.6.6. ···················································································································································································································································································································· 91919191

가 특수강 봉형강류가 특수강 봉형강류가 특수강 봉형강류가 특수강 봉형강류....

나 스테인리스강판 제조공정나 스테인리스강판 제조공정나 스테인리스강판 제조공정나 스테인리스강판 제조공정....

제조부산물제조부산물제조부산물제조부산물7.7.7.7. ···················································································································································································································································································································································· 100100100100

가 슬래그가 슬래그가 슬래그가 슬래그. (Slag). (Slag). (Slag). (Slag)

나 코크스나 코크스나 코크스나 코크스. (Cokes). (Cokes). (Cokes). (Cokes)

다 화성품다 화성품다 화성품다 화성품....

라 류라 류라 류라 류. Gas. Gas. Gas. Gas

마 산화철마 산화철마 산화철마 산화철....

바 아연류바 아연류바 아연류바 아연류....

사 스팀사 스팀사 스팀사 스팀. (Steam). (Steam). (Steam). (Steam)

철강의 단위별 품목분류철강의 단위별 품목분류철강의 단위별 품목분류철강의 단위별 품목분류. HS. HS. HS. HSⅢⅢⅢⅢ

제 장 관세품목분류총론제 장 관세품목분류총론제 장 관세품목분류총론제 장 관세품목분류총론1111

제 절 국제통일상품분류제도제 절 국제통일상품분류제도제 절 국제통일상품분류제도제 절 국제통일상품분류제도1 (HS)1 (HS)1 (HS)1 (HS) ············································································································································································································································································ 103103103103

의 개요의 개요의 개요의 개요1. HS1. HS1. HS1. HS

의 기본개념의 기본개념의 기본개념의 기본개념2. HS2. HS2. HS2. HS

의 도입배경의 도입배경의 도입배경의 도입배경3. HS3. HS3. HS3. HS

에 관한 국제협약에 관한 국제협약에 관한 국제협약에 관한 국제협약4. HS4. HS4. HS4. HS

품목의 배열품목의 배열품목의 배열품목의 배열5. HS5. HS5. HS5. HS

의 분류기준의 분류기준의 분류기준의 분류기준6. HS6. HS6. HS6. HS

분류를 위한 부속간행물분류를 위한 부속간행물분류를 위한 부속간행물분류를 위한 부속간행물7. HS7. HS7. HS7. HS


관세율표 품목분류 접근방법관세율표 품목분류 접근방법관세율표 품목분류 접근방법관세율표 품목분류 접근방법8.8.8.8.

제 절 품목분류표의 구조제 절 품목분류표의 구조제 절 품목분류표의 구조제 절 품목분류표의 구조2 HS2 HS2 HS2 HS ········································································································································································································································································································ 113113113113

의 구성의 구성의 구성의 구성1. HS1. HS1. HS1. HS

통 칙통 칙통 칙통 칙2.2.2.2.

주주주주3. ( : Notes)3. ( : Notes)3. ( : Notes)3. ( : Notes)註註註註

부부부부4. (Section)4. (Section)4. (Section)4. (Section)

류류류류5. (Chapter)5. (Chapter)5. (Chapter)5. (Chapter)

절절절절6. (Sub-Chapter)6. (Sub-Chapter)6. (Sub-Chapter)6. (Sub-Chapter)

호호호호7. (Heading)7. (Heading)7. (Heading)7. (Heading)

소호소호소호소호8. (Sub-Heading)8. (Sub-Heading)8. (Sub-Heading)8. (Sub-Heading)

세목 및 통계부호세목 및 통계부호세목 및 통계부호세목 및 통계부호9.9.9.9.

제 절 우리나라의 관세품목분류제도제 절 우리나라의 관세품목분류제도제 절 우리나라의 관세품목분류제도제 절 우리나라의 관세품목분류제도3333 ················································································································································································································································ 121121121121

와 관세율표의 관계와 관세율표의 관계와 관세율표의 관계와 관세율표의 관계1. HS1. HS1. HS1. HS

관세율표상의 품목분류관세율표상의 품목분류관세율표상의 품목분류관세율표상의 품목분류2.2.2.2.

관세통계통합품목분류표관세통계통합품목분류표관세통계통합품목분류표관세통계통합품목분류표3. (HSK)3. (HSK)3. (HSK)3. (HSK)․․․․관세 품목분류제도의 변천과정관세 품목분류제도의 변천과정관세 품목분류제도의 변천과정관세 품목분류제도의 변천과정4.4.4.4.

관세율표 구성의 예관세율표 구성의 예관세율표 구성의 예관세율표 구성의 예5.5.5.5.

제 장 의 해석에 관한 통칙제 장 의 해석에 관한 통칙제 장 의 해석에 관한 통칙제 장 의 해석에 관한 통칙2 HS2 HS2 HS2 HS

제 절 통칙의 의의제 절 통칙의 의의제 절 통칙의 의의제 절 통칙의 의의1111 ························································································································································································································································································································································································ 126126126126

통칙의 정의통칙의 정의통칙의 정의통칙의 정의1.1.1.1.

통칙상 분류원칙 우선적용 흐름도통칙상 분류원칙 우선적용 흐름도통칙상 분류원칙 우선적용 흐름도통칙상 분류원칙 우선적용 흐름도2.2.2.2.

제 절 의 해석에 관한 통칙 관세율표 해석에 관한 통칙제 절 의 해석에 관한 통칙 관세율표 해석에 관한 통칙제 절 의 해석에 관한 통칙 관세율표 해석에 관한 통칙제 절 의 해석에 관한 통칙 관세율표 해석에 관한 통칙2 HS ( )2 HS ( )2 HS ( )2 HS ( ) ···································································· 128128128128

통칙 각호의 용어 및 관련 부류의 규정에 의한 분류원칙통칙 각호의 용어 및 관련 부류의 규정에 의한 분류원칙통칙 각호의 용어 및 관련 부류의 규정에 의한 분류원칙통칙 각호의 용어 및 관련 부류의 규정에 의한 분류원칙1. 1 :1. 1 :1. 1 :1. 1 : 註註註註․․․․통칙 호의 내용 확대 적용원칙통칙 호의 내용 확대 적용원칙통칙 호의 내용 확대 적용원칙통칙 호의 내용 확대 적용원칙2. 2 :2. 2 :2. 2 :2. 2 :

통칙 동일물품이 여러 개의 호에 경합되는 경우의 분류원칙통칙 동일물품이 여러 개의 호에 경합되는 경우의 분류원칙통칙 동일물품이 여러 개의 호에 경합되는 경우의 분류원칙통칙 동일물품이 여러 개의 호에 경합되는 경우의 분류원칙3. 3 :3. 3 :3. 3 :3. 3 :

통칙 유사품에의 분류원칙통칙 유사품에의 분류원칙통칙 유사품에의 분류원칙통칙 유사품에의 분류원칙4. 4 :4. 4 :4. 4 :4. 4 :


통칙 용기류포장재료의 분류원칙통칙 용기류포장재료의 분류원칙통칙 용기류포장재료의 분류원칙통칙 용기류포장재료의 분류원칙5. 5 :5. 5 :5. 5 :5. 5 : ․․․․통칙 소호의 분류원칙 협약상의 통칙 호통칙 소호의 분류원칙 협약상의 통칙 호통칙 소호의 분류원칙 협약상의 통칙 호통칙 소호의 분류원칙 협약상의 통칙 호6. 6 : (HS 6 )6. 6 : (HS 6 )6. 6 : (HS 6 )6. 6 : (HS 6 )

관세법 별표 관세율표의 통칙 호관세법 별표 관세율표의 통칙 호관세법 별표 관세율표의 통칙 호관세법 별표 관세율표의 통칙 호7. 67. 67. 67. 6

통칙 관세법 별표 관세율표의 통칙 호통칙 관세법 별표 관세율표의 통칙 호통칙 관세법 별표 관세율표의 통칙 호통칙 관세법 별표 관세율표의 통칙 호8. 7 : 78. 7 : 78. 7 : 78. 7 : 7

제 장 철강관련 품목분류제 장 철강관련 품목분류제 장 철강관련 품목분류제 장 철강관련 품목분류3333

제 절 제 부 광물성 생산품제 절 제 부 광물성 생산품제 절 제 부 광물성 생산품제 절 제 부 광물성 생산품1 51 51 51 5 ···················································································································································································································································································································· 145145145145

개요개요개요개요1.1.1.1.

분류범위분류범위분류범위분류범위2.2.2.2.

제 부 물품의 분류흐름도제 부 물품의 분류흐름도제 부 물품의 분류흐름도제 부 물품의 분류흐름도3. 53. 53. 53. 5

제 절 제 류 광 슬랙 및 회제 절 제 류 광 슬랙 및 회제 절 제 류 광 슬랙 및 회제 절 제 류 광 슬랙 및 회2 26 ,2 26 ,2 26 ,2 26 , ············································································································································································································································································································ 146146146146


금속광물의 의의금속광물의 의의금속광물의 의의금속광물의 의의2.2.2.2.

분류체계분류체계분류체계분류체계3.3.3.3.

이 류에 포함되지 아니하는 물품이 류에 포함되지 아니하는 물품이 류에 포함되지 아니하는 물품이 류에 포함되지 아니하는 물품4.4.4.4.

제 류에 분류되는 광의 범위제 류에 분류되는 광의 범위제 류에 분류되는 광의 범위제 류에 분류되는 광의 범위5. 265. 265. 265. 26

광석과 귀석의 분류기준광석과 귀석의 분류기준광석과 귀석의 분류기준광석과 귀석의 분류기준6.6.6.6.

품목분류 사례품목분류 사례품목분류 사례품목분류 사례7.7.7.7.

제 절제 절제 절제 절3333 제 류광물성연료 광물유와이들의증류물 역청물질및광물성왁스제 류광물성연료 광물유와이들의증류물 역청물질및광물성왁스제 류광물성연료 광물유와이들의증류물 역청물질및광물성왁스제 류광물성연료 광물유와이들의증류물 역청물질및광물성왁스27 , ,27 , ,27 , ,27 , , ···························· 150150150150



석유 또는 역청유의 함유량에 따른 분류석유 또는 역청유의 함유량에 따른 분류석유 또는 역청유의 함유량에 따른 분류석유 또는 역청유의 함유량에 따른 분류3.3.3.3.

윤활유의 종류 및 특성윤활유의 종류 및 특성윤활유의 종류 및 특성윤활유의 종류 및 특성4.4.4.4.

품목분류 사례품목분류 사례품목분류 사례품목분류 사례5.5.5.5.

제 절 제 부 비 금속과 그 제품제 절 제 부 비 금속과 그 제품제 절 제 부 비 금속과 그 제품제 절 제 부 비 금속과 그 제품4 15 ( )4 15 ( )4 15 ( )4 15 ( )卑卑卑卑 ························································································································································································································································ 153153153153


분류범위분류범위분류범위분류범위2.2.2.2.


비금속의 합금비금속의 합금비금속의 합금비금속의 합금3.3.3.3.

비금속 복합물의 분류비금속 복합물의 분류비금속 복합물의 분류비금속 복합물의 분류4.4.4.4.

제품의 부분품과 범용성 부분품의 분류기준제품의 부분품과 범용성 부분품의 분류기준제품의 부분품과 범용성 부분품의 분류기준제품의 부분품과 범용성 부분품의 분류기준5.5.5.5.

제 부에 포함되지 아니하는 물품제 부에 포함되지 아니하는 물품제 부에 포함되지 아니하는 물품제 부에 포함되지 아니하는 물품6. 156. 156. 156. 15

금속재료금속재료금속재료금속재료7.7.7.7.

제 절 제 류 철강제 절 제 류 철강제 절 제 류 철강제 절 제 류 철강5 725 725 725 72 ························································································································································································································································································································································································ 158158158158


제 류의 분류체계제 류의 분류체계제 류의 분류체계제 류의 분류체계2. 722. 722. 722. 72


압연압연압연압연4. (Rolling)4. (Rolling)4. (Rolling)4. (Rolling)

인발인발인발인발5. (Drawing)5. (Drawing)5. (Drawing)5. (Drawing)

압출압출압출압출6. (Extruding)6. (Extruding)6. (Extruding)6. (Extruding)

철강의 적용 규정철강의 적용 규정철강의 적용 규정철강의 적용 규정7.7.7.7.

제 류 품목분류 사례제 류 품목분류 사례제 류 품목분류 사례제 류 품목분류 사례8. 728. 728. 728. 72

제 절 제 류 철강의 제품제 절 제 류 철강의 제품제 절 제 류 철강의 제품제 절 제 류 철강의 제품6 736 736 736 73 ································································································································································································································································································································ 176176176176




제 류 품목분류 사례제 류 품목분류 사례제 류 품목분류 사례제 류 품목분류 사례4. 734. 734. 734. 73

업무 분야별 유의사항업무 분야별 유의사항업무 분야별 유의사항업무 분야별 유의사항....ⅣⅣⅣⅣ

화물반입화물반입화물반입화물반입1.1.1.1. ···································································································································································································································································································································································· 195195195195

가 철강제 무역수지가 철강제 무역수지가 철강제 무역수지가 철강제 무역수지....

나 수입고철 비금속설 포함 관련 고시나 수입고철 비금속설 포함 관련 고시나 수입고철 비금속설 포함 관련 고시나 수입고철 비금속설 포함 관련 고시. ( ). ( ). ( ). ( )

다 고철 비금속설 포함 관련 지침다 고철 비금속설 포함 관련 지침다 고철 비금속설 포함 관련 지침다 고철 비금속설 포함 관련 지침. ( ). ( ). ( ). ( )

수입통관 및 즉시심사수입통관 및 즉시심사수입통관 및 즉시심사수입통관 및 즉시심사2.2.2.2. ································································································································································································································································ 201201201201

가 유연탄과 무연탄 수입 검사시 유의사항가 유연탄과 무연탄 수입 검사시 유의사항가 유연탄과 무연탄 수입 검사시 유의사항가 유연탄과 무연탄 수입 검사시 유의사항....

나 코크스 수입 검사시 유의사항나 코크스 수입 검사시 유의사항나 코크스 수입 검사시 유의사항나 코크스 수입 검사시 유의사항....

다 철강제의 반제품 블룸 빌릿 슬래브 시트바 구분 방법다 철강제의 반제품 블룸 빌릿 슬래브 시트바 구분 방법다 철강제의 반제품 블룸 빌릿 슬래브 시트바 구분 방법다 철강제의 반제품 블룸 빌릿 슬래브 시트바 구분 방법. , , ,. , , ,. , , ,. , , ,『』『』『』『』


라 철강관련 심사사례라 철강관련 심사사례라 철강관련 심사사례라 철강관련 심사사례....

마 철강제품 조건의 운임누락 사례마 철강제품 조건의 운임누락 사례마 철강제품 조건의 운임누락 사례마 철강제품 조건의 운임누락 사례. FOB. FOB. FOB. FOB

바 철강제 결제금액 누락 신고의 주요 요인바 철강제 결제금액 누락 신고의 주요 요인바 철강제 결제금액 누락 신고의 주요 요인바 철강제 결제금액 누락 신고의 주요 요인....

사 철강제 분석결과에 따른 품목분류 오류사례사 철강제 분석결과에 따른 품목분류 오류사례사 철강제 분석결과에 따른 품목분류 오류사례사 철강제 분석결과에 따른 품목분류 오류사례....

환급심사환급심사환급심사환급심사3.3.3.3. ···································································································································································································································································································································································· 211211211211

가 간이정액환급 심사가 간이정액환급 심사가 간이정액환급 심사가 간이정액환급 심사....

나 개별환급 심사나 개별환급 심사나 개별환급 심사나 개별환급 심사....

부록부록부록부록

철강제품에 대한 국제규격철강제품에 대한 국제규격철강제품에 대한 국제규격철강제품에 대한 국제규격1.1.1.1. ························································································································································································································ 239239239239

철강용어 사전 가나다 순철강용어 사전 가나다 순철강용어 사전 가나다 순철강용어 사전 가나다 순2. ( )2. ( )2. ( )2. ( ) ································································································································································································································ 268268268268

- 7 -

철강관련 화보철강관련 화보철강관련 화보철강관련 화보

주포스코 포항제철소( )

코크스 공장

- 8 -

코렉스 설비

연주공정

- 9 -

열연공정

열연코일

- 10 -

선재공정

후판공정

후판

- 11 -

스테인리스 제강

냉연공정

포스코 야경

- 12 -


철의 기원철의 기원철의 기원철의 기원1.1.1.1.

철의 역사철의 역사철의 역사철의 역사2.2.2.2.

제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정3.3.3.3.

철의 성질철의 성질철의 성질철의 성질4.4.4.4.

철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성5.5.5.5.



철의 기원철의 기원철의 기원철의 기원1.1.1.1.

고고학에 의하면 철의 기원은 인

류가 불을 사용하여 철보다 상대적으

로 낮은 가공온도를 갖고 있는 청동

을 가공하면서부터 시작되었다고 한

다 그러나 철은 부식하기 쉬운 성질.

때문에 오래된 유품이 별로 없고 따

라서 정확한 철기문화의 시작시기를

추정하는데 어려움이 많다 신석기시.

대의 인류는 돌을 갈아서 무기나 도

구를 만들어 사용하였으나 그 후 불을 사용하여 동 청동을 가공하여 돌을 대신,

하여 사용하였다 이후 청동보다 강하고 날카로운 날을 세울 수 있는 철의 사용.

이 시작되었다.

최초로 철을 알게 된 것은 청동기시대에 철광석을 동광석으로 착각하여 용해

로에 장입 용해하는 과정에서 발견하게 되었다는 설이 있다 한편으로는 고대, .

원시림의 산불에 의해 철광석이 환원되어 반 용융 상태로 굳어진 것을 산불이

지나간 후에 장인들이 채취하여 철기로 사용한 것이 시작이라는 설도 있다 고.

대 희랍인들은 철을 와에베라고 불렀다고 한다 이것은 하늘의 산물이라는 뜻' ' . ' '

으로 운석을 의미한다고 한다 운석은 철 과 니켈 의 합금으로 되어 있다' ' . (Fe) (Ni) .

운석을 분석해 본 결과 그 안에는 철 이외에도 니켈성분이 함유되어 있4 20%～

고 코발트 성분이 로 구성되어 있는 것으로 보고되어 있다(Co) 0.3 1.6% .～

고대 중국에서도 기원전 세기의 유물에서 청동기의 칼날 부분에 운석을 붙14

여 사용한 제품이 나온 것으로 알려져 인류가 최초에 사용했던 철은 운석이었음

을 뒷받침하고 있다 이와 같은 설에 의해 철이 탄생되었다고 볼 수 있으나 철.

을 광물에서 제련하게 된 것은 훨씬 후대의 일이다 왜냐하면 이전까지 철을 녹.

이기 위한 온도를 쉽게 얻을 수 없었기 때문이다.


철의 역사철의 역사철의 역사철의 역사2.2.2.2.

철을 제련하는 방법은 처음에는 광산에서 캐낸 철광석 덩어리 위에 장작을

태워서 얻은 열로 녹이는 단순한 방법에서부터 시작되었다 그 후 장작 대신 목.

탄을 쓰게 되었으며 온도를 높이기 위하여 풍구를 이용하거나 또는 간단한 노를

사용하게 되었다 이와 같이 철의 역사는 철광석을 녹여서 철기를 만들었던 기.

간이 대부분을 차지하고 있으며 오늘날 우리들이 사용하고 있는 것과 같은 선철

이나 강철을 만들기 시작한 것은 그리 오래되지 않았다.

세기 초에 처음으로 목탄을 사용하는 용광로를 이용하여 선철을 만들기에14

이르렀으며 세기에 비로소 목탄 대신에 코크스 를 사용하는 데 성공하18 (Cokes)

였다 그러나 이와 같은 방법으로 만들어 낸 선철은 단단하기는 하지만 잘 늘어.

나거나 펴지지가 않았기 때문에 두드려서 일정한 형태의 모양으로 만들기가 어

려웠다 따라서 철을 좀 더 여리게 하는 즉 기계적 물리적 성질을 향상시키는. , ,

여러 가지 방법이 연구되었다 대표적인 것으로 석탄을 사용하여 선철을 연하게.

하는 교련법 이 년 영국의 헨리 코트 에 의해(Puddle Process) 1784 (Henry Cort)

발명되었다 이후 년에 영국의 베세머 는 용해된. 1856 (Henry Bessemer, 1813-1898)

선철에서 강철을 대량 생산할 수 있는 전로 를 개발하였다 년에(Converter) . 1864

는 영국인 지멘스(Wilhelm Siemens, 1823-1883 / Friedrich Siemens, 1826-1904)

형제가 평로제강법을 특허로 얻은 것을 프랑스인 마틴(Pierre Martin, 1824-1915)

이 이를 더욱 발전시켜 세기 후반에 이상의 고온에서 정련된 강을 대19 1,600℃

량으로 제조할 수 있는 근대적 제련법의 기반이 확립되었다.

그 후 제강기술이 급속히 발전하여 년 오스트리아의 린스 와 도나1954 (Linz)

비츠 두 개의 공장에서 산소전로 두 공장의 머리글자를 따서 전로(Donawitz) ( LD

라고도 부름 가 상업화됨에 따라 근대적 제련법이 획기적으로 개선되었다) .


제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정제철기술의 발달과정3.3.3.3.

철로 만들어진 도구가 출현한 시기는 대략 기원전 년 이후로 추정하고1100

있다 그 당시 제철기술은 내화성이 있는 돌로 만든 연로 에서 숯불로. (Bloomery)

철광석을 환원시켜 철을 녹였던 것으로 추측된다 그러나 가열온도가 지금처럼.

높은 상태로 만들기 불가능했을 것이라는 점을 감안할 때 이 당시 만들어진 철

은 철광석이 반쯤 용해된 상태로써 두드려서 철 이외의 성분을 제거 단철을 만,

들었을 것으로 보인다.

그 이후 오랜 기간이 흘러 세기 무렵 유럽 독일지역에서 목탄을 원료14 15～

로 하는 고로가 만들어졌는 데 수차를 이용하여 바람을 일으켜 고로 안에 강한

바람을 불어넣어 온도를 높여서 선철을 만들어냈다 선철은 탄소를 이상 함. 1.7%

유하며 보통 를 차지하고 있고 순철의 용융점이 인데 반해 선철은3 4% 1,520～ ℃

까지 낮아진다 이렇게 하여 선철을 쉽게 만들 수 있는 용광로 고로 가1,200 . ( )℃

탄생하였다 그러나 선철은 탄소성분이 높아서 주조는 가능했으나 단조는 어려.

움이 많았기 때문에 목탄고로에서 만든 선철을 연로 속에 목탄과 함께 넣고 다

시 연소시켜 탈탄하는 방법이 고안되었다 이것을 정련로라고 하는데 이와 같이.

고로에서 선철을 만들고 정련로에서 탈탄시켜 가단철을 만드는 단계 제철법이2

현재 제철법의 기본이 되었다 그 후 이 제철법은 유럽대륙에서 영국으로 넘어.

가면서 전성기를 맞이하게 된다.

영국에서 고로에 의한 제철소는 물의 동력을 이용할 수 있고 자재운반의 편

리성 때문에 강의 물줄기를 따라 세워졌고 셰필드 가 그 한 예이다 그(Sheffield) .

러나 목탄을 사용하는 고로는 목탄 공급이 큰 문제였다 영국 잉글랜드지역에서.

석탄이 많이 나왔고 세기부터 석탄을 일반연료로 쓰고 있었기 때문에 석탄을16

제철원료로 이용할 생각을 하게 된 것이다.

제철원료로 석탄이 사용되기 어려웠던 점은 석탄 속에 함유된 유황 성분이(S)

철에 흡수되면서 철이 물러져 못쓰게 되기 때문에 유황성분 제거가 문제가 되었

다 또한 석탄은 목탄보다 연소가 힘들고 회분이 많은 것도 있기 때문에 고로내.

부가 막힐 염려가 있었으며 고온에 견디는 노의 건설도 문제였다 이러한 문제.


점은 년 에이브라함 레비 세 가 처음으로 코크스를 사용한 고로1709 I (1677 1717)～

제철에 성공함으로써 해결되었다.

코크스로 제조된 선철은 인 과 유황 이 아직도 많이 함유되어 주철로 사(P) (S)

용할 수는 있었지만 목탄철에 비해 품질이 떨어졌다 년 레비 세는 단철용. 1735 II

선철제조에 성공했으며 년 제임스 와트의 증기기관 원리를 이용하여 기존1776

수차를 대신하여 강한 바람을 고로에 불어 넣을 수 있게 되었고 같은 해 헨리

코트에 의해 정련법의 대혁명인 퍼들법이 발명되면서 코크스고로는 점차 증가되

어 세기말에는 코크스고로가 중요한 위치를 차지하게 된다 그러나 철제품을18 .

만드는 원료인 단철은 그 때까지도 선철을 목탄으로 정련하여 만들었기 때문에

고로에 코크스를 사용했어도 전체적으로는 목탄소비가 많았었다.

세기 이후 주철주조에 반사로에서 주철을 재용해하는 기술이 상업화되어18

철주조에 많이 이용되었고 콜부룩데일 제철소의 기술자였던 크(Coalbrookedale)

레이니지 와 오니온 에 의해 반사로에서 석탄을 사(G.&T. Cranage) (Peter Onions)

용하여 선철을 정련하는 방법이 기초되었고 년 헨리 코트가 이 선철정련기1784

술을 완성시켰다.

노 내부의 선철은 화염의 반사열로 용해되므로 석탄과 직접 접촉되지 않으며

용해한 선철은 화염의 산소에 의해 탄소가 산화되어 제거되는 한편 철은 탄소를

잃으면 용융점이 높아져서 유동성을 잃게 되어 쇳물이 스스로 섞여지는 능력을

잃게 되므로 휘저어서 반응을 진행시켰다 따라서 이러한 방법을 퍼(Puddling) .

들법이라고 부르게 되었다 헨리 코트는 이 정련법을 종래의 두드림에 의한 단.

조가 아닌 증기기관에 의한 압연공정과 결합시켜 판이나 봉을 강력한 롤러사이

로 여러 번 통과시켜 단조하는 방법을 확립시켰다 퍼들법에 의해 정련된 단철.

은 품질이 우수해 퍼들철 또는 연철이라고 불리우며 주철 대신 구조물에 많이

사용하게 되었고 년 이후 약 여 년 동안 연철의 시대를 누렸다1850 1860 50 .～

세기 접어들어 유럽의 제철은 영국을 선두로 각국이 코크스고로 퍼들압연19 ,

법 등을 도입하면서 급속히 발전했고 유럽 내 철도의 확장에 의해 더한층 가속

화되었다 년 닐슨 은 종래의 냉풍을 대신해 열풍을 이용한. 1828 (James B.Nielson)


고로조업법을 나스미스 는 증기해머를 발명하여 제철규모는 더, (James Nasmyth)

욱 확장되었다 그러나 철 생산에 커다란 문제점이 발견되었다 즉 고로는 냉풍. . ,

대신 열풍을 이용하게 만들 수 있었으나 이 고로와 압연기 사이에 있는 퍼들로

는 더 크게 만들 수 없었기 때문이었다 퍼들로의 작업은 사람의 손에 의한 것.

이었기 때문에 고로와 같은 진보는 불가능했었다.

이러한 문제점은 년 베세머에 의한 전로의 발명으로 해결되었다 퍼들법1856 .

은 정련의 특수성 때문에 일반적으로 탄소성분이 적은 연철이 제조되었으나 베

세머 전로는 노 밑에서 공기를 계속 불어넣어 얻어지는 높은 정련온도에 의해

탄소성분이 높은 선철을 만들 수 있었을 뿐 아니라 탄소성분이 적은 단철도 쉽

게 만들 수 있었다 베세머 전로의 발명은 고로와 더불어 정련로를 원하는 크기.

로 만들 수 있게 하였고 이후부터 고로 제강로 압연기 등이 갖추어진 근대제철, ,

소가 탄생하게 된 것이다.

그 후 평로가 발명되었다 강의 정련을 위해 기존 퍼들법으로는. 1,500 1,60～ 0℃

까지 올리지 못했다 년 마틴은 년 런던에서 지멘스형제가 발명한 축열. 1864 1856

로를 이용하여 강을 제조하는 지멘스 마틴법 즉 평로법을 발명했다 전로법과, .

평로법은 근대 제강법의 두 축이다 그러나 이것으로 해결이 안 되는 것이 인. (P)

이었다 인은 철강에 함유되어 품질을 저하시키는 역할을 하기 때문에 인이 많.

이 함유된 유럽의 철광석은 퍼들법으로도 정련하지 못했다 이러한 문제를 재판.

소 서기로 일하면서 독학으로 화학을 공부한 토마스(Sidney Gilchrist Thomas,

에 의해 해결되었다 토마스는 돌로마이트 와 타르 로부1850 1885) . (Dolomite) (Tar)～

터 내구성 있는 염기성 내화재 제조에 성공했던 것이다.

이 내화재를 전로내부에 붙여 정련할 때 석회를 넣어 슬러지를 강한 염기성

으로 만들면 노바닥으로부터 공기가 뿜어 나와 용철이 강이 되고 탄소가 줄어들

면서 강중의 인이 단번에 슬러지에 흡수되어 석회와 결합하게 된다 토마스는.

이 염기성 내화재 염기성법 및 후취 등 세가지를 결합하여 새로운 제강법으로,

탈인을 해결했으며 이 방법을 토마스법이라고 한다 이렇게 하여 세기 초부터. 19

강의 시대가 열린 것이다.


인류역사의 각 단계는 노동에 사용되는 도구를 만드는 재료에 의해서 석기시

대 청동기시대 철기시대라는 이름이 붙여졌다 이 관습에 따르면 우리가 살고, , .

있는 현재도 당연히 철기시대라고 볼 수 있다 왜냐하면 구조용 재료의 이. 90%

상이 철을 기본소재로 사용하여 만들어지고 있기 때문이다 일부 역사가들은 철.

기시대가 금세기 초에 끝난 것으로 보고 있지만 철의 본격적인 발전은 세기부19

터 시작되었다 사실상 년대의 연간 세계 철의 생산량은 만 톤에도 미치. 1800 50

지 못하였다 그러던 것이 세기 말에는 약 만 톤이 되었으며 앞으로는 연. 19 350

간 억 톤 이상에 달할 것으로 전망되고 있다10 .

현재 철의 용도는 수력발전소 송전탑 고층건물의 철골 선박 자동차 비행, , , , ,

기 등은 물론 수도관 송유관 가스관 하수도관 및 화학공장의 반응탑 등에 다, , ,

양하게 사용되고 있다 또한 철은 모든 공업의 핵심이 되는 금속가공용 공구뿐.

만 아니라 가정에서 사용하는 통조림통 칼 못 바늘 등 어디에서도 사용된다, , , .

그러나 철은 전차 대포 기관총 군함 로켓 등 군사용 무기에도 사용되어 많은, , , ,

파괴와 살인을 자행하는 도구로 사용되기도 한다 따라서 한 국가의 군사력과.

경제력이 주요 재료인 철의 생산량에 의해 결정되어지고 있다.

지구상에는 철의 매장량이 경 천조 톤 이상이라고 추정되어지고 있다77 5 .

향후 철을 부분적으로나마 대체할 수 있는 재료들 즉 비철금속 합성수지 신소, , ,

재합금 등이 등장하고 있지만 철을 완전히 대체할 수 있는 재료가 나오기까지

상당기간이 걸릴 것으로 보이며 그 때까지는 철의 시대는 계속될 전망이다.


철의 성질철의 성질철의 성질철의 성질4.4.4.4.

가 철의 성질가 철의 성질가 철의 성질가 철의 성질....

순수한 철은 질김과 가단성이 풍부한 금속이다 연하며 압연 이 잘되기. ( )壓延

때문에 얇은 종이보다 더 얇은 판으로 만들 수도 있다 철의 용융점은 이. 1,538℃

며 비등점은 보다 약간 낮다 자연에는 철의 동위원소가 종류 있으며, 3,000 . 8 ,℃

그 중 원자량 의 것이 가장 많이 존재 한다56 (91.64%) .

철원자의 최외각 궤도에는 전자가 개 존재하며 밖에서 두 번째의 궤도에는2

전자가 개 존재한다 그러나 이 개 전자중 개가 궤도를 이탈하여 화학반응14 . 14 1

에 참여함으로써 철은 화학적으로 가 또는 가로 행세한다 고순도의 철은 금2 3 .

과 같이 공기 중에서 산화되지 않는다 그러나 너무 연하여 강도가 없기 때(Au) .

문에 일반적으로 제철 이라고 하는 모든 철강제품은 사실상 강 또는 주( ) ( )製鐵鋼

철 즉 철과 탄소의 합금으로 되어 있다( ), .鑄鐵

철은 소위 카멜레온 금속중 하나이다 즉 온도에 의하여 결정형이 달라진다. , .

고순도 철을 천천히 가열하여 어느 정도 온도에 도달하면 열이 계속 가해져도

더 이상의 온도로 상승하지 않는 기묘한 현상이 나타난다.

이와 같은 현상은 결정의 변환 변태 에 에너지가 소모되기 때문이며 처음에( )

는 두 번째는 세 번째는 에서 일어나고 마지막으로768 , 910 , 1,410 , 1,537℃ ℃ ℃ ℃

에서 용해된다 에서의 승온정지는 알파 철 체심입방격자 이 자성을 잃고. 768 ( ) ( )℃ α

베타 철이 되기 때문이며 에서는 베타 철 체심입방격자 이 감마 철 면( ) 910 ( ) ( ) ( ) (β ℃ β ɤ심입방격자 로 구조가 변화하기 때문에 일어난다 에서 이 감마 철은 다) . 1,410 ( )℃ ɤ시 구조변형을 하여 델타 철 체심입방격자 이 된다( ) ( ) .δ

다만 델타 철의 격자치수 격자상수라고 함 는 알파 철의 경우보다 크다( ) ( ) ( ) .δ α

이들의 변화는 모두 에너지를 필요로 함으로 열이 연속적으로 가해져도 철의 온

도는 상승하지 않는 것이다 물론 용융된 철을 서서히 냉각시키면 앞에서 말한.

순서와 정반대로 변태가 일어난다.


나 철의 강도를 결정하는 탄소나 철의 강도를 결정하는 탄소나 철의 강도를 결정하는 탄소나 철의 강도를 결정하는 탄소....

고순도의 철은 연하기 때문에 기계나 건축물의 구조재로 사용하기에는 부적

합하다 여기에 강도를 주기 위해 탄소 를 첨가한다 즉 목탄 코크스 등은. ( ) . , ,炭素

철을 단단한 강이나 주철로 변환시킨다.

결국 철강의 성질은 정도 함유되어 있는 탄소 의 양에 따라 크0.01~0.7% (C)

게 좌우되는데 탄소의 함유량이 적을수록 연하고 늘어나기 쉬우며 탄소량이 증

가 할수록 경도와 강도는 증가하지만 탄성력과 신장률은 감소하는 경향을 나타

내고 있다.

주철과 대부분의 강은 철과 탄소의 합금이다 철 에 의 탄소가. (Fe) 0.05~0.3%

함유된 것을 보통강이라고 부른다 이중에서도 비교적 탄소량이 적은 강은 기계.

의 구조부분이나 축 에 사용되며 탄소량이 많은 것은 레일 등에 사용된다( ) , .軸

탄소량 의 것은 공구강이라고 하며 금속가공용의 공구가 이것으로 만0.7~1.3% ,

들어진다 공구강은 담금질 열처리가 잘 되기 때문에 쉽게 단단해진다. .

감마 철 중에 용해 가능한 최대 탄소량은 약 이며 이것보다 탄소를 많이 함( ) 2%γ

유한 것은 강 이라 하지 않고 주철이라고 부른다 주철에도 여러 종류가 있으( ) .鋼

나 탄소의 대부분이 흑연의 형태로 포함된 것을 회 색 주철이라 하고 탄소가 철( )

의 화합물 시멘타이트( , Fe3 의 형태로 포함된 것을 백주철이라 한다 회주철은C) .

대단히 연하며 가공이 쉬우나 백주철은 단단하며 여린 성질을 갖고 있다.

주철의 용도는 매우 다양하다 기계의 받침부분 엔진몸체 수도관 등 많은. , ,

것이 주철로 만들어진다 비교적 저온에서 용해되며 주조가 용이하여 공원의 울.

타리나 조각에도 사용된다 알파 철 체심입방격자 의 구조에는 탄소원자가 들. ( ) ( )α

어갈 장소가 극히 작은 데 반해 면심입방구조의 감마 철은 크다 에서, ( ) . 723℃ɤ알파 철은 탄소가 최대 밖에 용해되지 않으나 감마 철에서는( ) 0.02% ( ) 0.8%,α ɤ

에서는 최대 까지 탄소가 용해된다1,146 2% .℃

의 탄소를 포함한 강을 감마 철이 되는 온도까지 가열하면 탄소는 모0.8% ( )ɤ두 감마 철에 용해되어 고용체를 만든다 이것을 서서히 냉각하면 철은 다시( ) .ɤ알파 철이 되고 탄소는 탄화철이 되어 고용체로 분해된다 이 때 생성되는 알( ) .ɑ파 철 소량의 탄소를 포함 과 시멘타이트가 샌드위치 모양으로 적층된 구조를( ) ( )ɑ일반적으로 펄라이트 라고 부르며 그 외의 알파 철 정도의 탄소(Pearlite) , ( ) (0.01%ɑ를 포함하고 있어 이것도 엄밀하게 말하면 고용체이다 의 부분을 페라이트)


라고 부른다(Ferrite) .

그러나 같은 방법으로 의 탄소를 포함한 강을 가열하였다가 찬물에 넣, 0.8%

어서 급속히 냉각시키면 앞의 현상과는 전혀 다른 현상이 일어난다 냉각이 빠.

르기 때문에 탄소원자가 확산되지 못하고 구조변형이나 시멘타이트로 분해가 진

행되기 전에 철은 고온에서의 구조 그대로 냉각되고 만다 이 때 고온에서 안정.

한 감마 철을 오스테나이트 라 부르며 상온에서 남아 있는 오스테나( ) (Austenite)ɤ이트를 잔류 오스테나이트 라고 부른다(Retained Austenite) .

그러나 감마 철의 구조가 저온에서 불안정한 것은 확실하다 그래서 대부분( ) .ɤ의 경우 그 격자를 조금 늦춘 것 같은 형의 알파 철의 구조를 당겨 놓은 것( )ɑ같은 새로운 결정체가 생긴다 이 결정격자에는 흔히 감마 철에서만 볼 수 있. ( )ɤ는 다량의 탄소를 포함시킬 수 있다 이와 같이 새로이 생성된 결정은 담금질.

강의 기본적 구조를 이루고 있으며 이것을 마르텐사이트(Quenching) (Martensite)

라고 부른다.

마르텐사이트가 되면 금속입자가 막대한 수의 미소부분으로 분할되고 그 크

기는 각각 약 이 된다 여기에 형성된 다수의 경계면이 전위200 300 .～ Å

의 이동을 막는다 오스테나이트내의 탄소원자도 경계면에 생성된(Dislocation) . ,

탄화철의 미립자도 모두 전위의 이동을 강하게 규제한다.

그래서 담금질한 강은 경도와 강도를 함께 갖게 되는 것이다 마르텐사이트.

는 약 에서 발생한다 그래서 강의 담금질에는 가열한 재료를 이 온도까지200 .℃

급랭하는 것이 필요하다.

다 철의 가공다 철의 가공다 철의 가공다 철의 가공....

고주파 유도가열 장치를 쓰면 강제품 표면의 아주 엷은 층만을 급속히 가열

할 수 있다 그리고 이 제품을 물에 급랭시키면 표면만 담금질이 된다 제품의. .

표면은 대단히 단단하고 내마모성이 있으나 그 중심부는 연하고 소성이 있다.

이와 같은 강화법은 침탄이나 질화에 의해서도 된다 또한 표면에 알루미늄.

을 침투시키면 내열성이 붕소 에 의하면 내마모성이 규소 에 의하면 내(Al) , (B) , (Si)

식성이 제품의 표면에 주어진다 이러한 것을 총칭하여 표면처리법이라고 부른.

다.


앞에서 언급한 마르텐사이트는 대단히 단단하고 강해서 부서지기 쉽다 그것.

이 생성될 때 결정격자 내에 생긴 내부응력이 너무도 크기 때문이다 그래서 담.

금질한 강을 재차 로 가열한다 이렇게 하면 마르텐사이트의 일부가150~200 .℃

분해되어 페라이트의 소결정과 소판상의 시멘타이트가 혼합된 연하고 질긴 조직

을 만든다.

이와 같이 재가열하는 것을 일반적으로 어닐링 풀림 이라 한다( )(Annealing) .

어닐링을 함으로써 경도를 너무 잃지 않고 여리게 되는 결점을 개량할 수 있다.

경도는 그렇게 중요하지 않으나 소성과 강성을 갖는 것이 필요한 기계 건축물,

등에 사용하는 구조용 강은 어닐링을 에서 행한다500~600 .℃

이러한 어닐링을 고온어닐링이라고 하며 마르텐사이트가 완전히 분해된다, .

이와 같은 과정을 통해 생겨난 페라이트와 시멘타이트의 혼합물은 대단히 미세

하며 강도가 높다 담금질과 어닐링을 행함으로써 강은 배의 경도와 배에. 4~5 2

가까운 강도를 갖게 된다.

주철이 강과 다른 점은 탄소 함유량뿐이다 보통 주철 안에는 탄소가 편상흑.

연의 모양으로 석출되어 있다 주철이 강도가 낮은 것은 이 흑연이 금속에 많은.

균열처럼 존재하기 때문이며 만일 흑연이 구상 화 하면 주철의 강도가 크( )球狀

게 증가한다 구상화 주철을 얻을 목적으로 현재는 용융주철에 소량의 마그네슘.

또는 세륨 을 첨가한다 구상화 주철에 의하여 고압용의 파이프나 엔진(Mg) (Ce) .

의 크랭크 그 외 지금까지 강을 사용하던 부품을 주철로 제작하게 되었다, .

강을 강화할 목적으로 여러 가지 원소를 첨가하게 된다 텅스텐 은 경도. (W) ,

몰리브덴 은 내열성 니켈 은 질김 규소 는 탄성 크롬 은 내산화성(Mo) , (Ni) , (Si) , (Cr) ,

망간 은 내마모성에 좋은 영향을 강에게 준다 크롬 니켈 를 포함한(Mn) . 18%, 8%

스테인리스강은 바닷물에서도 녹슬지 않는다 또한 크롬 니켈 규소. 18%, 25%,

를 포함한 스테인리스강은 고온에서도 거의 강도가 변하지 않는다2% .

앞에서 언급한 바와 반대로 강 중에서 불순물을 제거하는 것도 강화목적( )鋼

으로 효과가 크다 예를 들면 황 은 미량이라도 고온강도를 저하시키고 수소. (S) ,

질소 산소 및 탄소는 강이 저온에서 여려지는 주요원인으로 작용한다 이들을, .

최대한 제거한 니켈강이나 니켈크롬강은 북극지방이나 우주공간의 극저온에서도

소성을 갖는다.

합금강의 가공과 강화는 다음과 같이 행하여진다.


우선 소재를 가열하여 고용체로 만들고 다음은 염욕 등 처리를 하여, (Salt Bath)

부근까지 급랭한다 이 온도에서 마르텐사이트는 생성되지 않으며 감300~550 .℃

마 구조 그대로이다 합금화에 의하여 감마 철은 안정된 온도영역이 변화한( ) . ( ( )ɤ ɤ다 이 온도에서 압연 프레스 등의 소성가공을 행하면 마르텐사이트가 생성된) ,

다 열간가공으로 감마 철이 이미 미세화된 상태에서 다시 미세한 마르텐사이. ( )ɤ트의 결정이 생성된다.

이와 같은 결정의 미세화는 강의 강도를 크게 증진시킨다 여러 종류의 강은.

에서도 충분히 연해지지 않고 소성가공이 곤란한 경우가 있다 그 때300~550 .℃

는 에서 열간 가공한 다음 같은 방법으로 급랭시킨다 앞에 말한 방800~900 , .℃

법에 비하여 소성변형에 의한 미세화의 효과가 고온이기 때문에 감소되지만 같

은 이치로 강의 강도와 가소성을 증가시키며 저온취성이나 응력집중에 대한 강,

도를 감소시킨다.

이와 같은 열역학적 처리에 의하여 강의 강도를 1mm2당 까지 높일 수300㎏

있다 이 값은 최근까지 가장 강인하다고 하는 구조용 강의 배에 달한다. 1.5~2 .

그러나 학자들은 연구를 계속하여 가까운 장래에 1mm2당 의 강도를 가진700㎏

강의 생산을 목표로 하고 있으며 이것도 결코 한계는 아니다 철과 같은 이, . 「」

란 말은 장난말로 강하다는 동의어가 아니고 그 강화의 가능성을 나타내고 있,

는 것이다.


철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성철의 금속학적 특성5.5.5.5.

가 평형상태가 평형상태가 평형상태가 평형상태. Fe-C. Fe-C. Fe-C. Fe-C

일반 탄소강은 대량생산이 가능하고 가격이 비교적 저렴하며 기계적 성질이

우수하다 상온과 고온에서 가공성이 우수하고 탄소함유량에 따라 성질변화가.

현저하며 열처리에 의해 기계적 성질이 다양하게 변화된다.

시멘타이트(Fe3 라고 불리는 금속간화합물 은 평형상C) (Intermetallic Compound)

태가 아니기 때문에 준안정상태이다 시멘타이트는 매우 안정된 상 인 철. (Phase)

과 흑연으로 분해될 수 있으나 한번 형상되면 매우 안정하므로 평형상으로 간주

한다.

Fe-Fe3 상태에서 나타나는 고상의 종류는 네 가지가 있는데 페라이트 오스테C ,α

나이트 시멘타이트 페라이트 등이다, , .δ

알파 페라이트알파 페라이트알파 페라이트알파 페라이트1) ( -Ferrite)1) ( -Ferrite)1) ( -Ferrite)1) ( -Ferrite)αααα

알파 철에 탄소가 함유된 고용체를 알파 페라이트 또는 간단히 페라이트( ) ( )α α

라고 부른다 체심입방격자로써 최대 탄소고용도는 에서 의 매우 적. 723 0.02%℃

은 양을 고용할 수 있으며 온도가 저하됨에 따라 탄소고용도는 감소하여 에0℃

서는 약 정도이다0.008% .

오스테나이트오스테나이트오스테나이트오스테나이트2) (Austenite)2) (Austenite)2) (Austenite)2) (Austenite)

감마 철에 탄소가 고용되어 있는 고용체를 오스테나이트라고 하며 면심입( )ɤ방격자이다 탄소고용도는 에서 로 최대이며 온도가 내려감에 따라. 1,148 2.08%℃

감소하여 에서 가된다 따라서 탄소고용도는 알파 페라이트보다 매우723 0.8% . ( )℃ α

크다 이와 같이 오스테나이트와 알파 페라이트의 탄소고용도가 차이 남으로써. ( )α

대부분의 강을 경화 처리하는 데 중요한 근거가 된다.

시멘타이트시멘타이트시멘타이트시멘타이트3) (Cementite)3) (Cementite)3) (Cementite)3) (Cementite)


철탄화물인 시멘타이트는 고용체라기보다 금속간화합물로써 의 탄소를6.67%

함유하고 있다 결정구조는 단위격자당 개의 철원자와 개의 탄소원자를 가진. 12 4

사방정이며 매우 단단하고 취약한 성질을 가지고 있다.

델타 페라이트델타 페라이트델타 페라이트델타 페라이트4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )δδδδ

델타 철의 탄소고용체를 델타 페라이트라고 하며 알파 페라이트와 마찬( ) ( ) ( )δ δ α

가지로 체심입방격자 형태이지만 격자상수는 다르다 델타 페라이트의 최대 탄. ( )δ

소고용도는 에서 이다1,495 0.09% .℃

나 불변반응나 불변반응나 불변반응나 불변반응. (Invariant Reaction). (Invariant Reaction). (Invariant Reaction). (Invariant Reaction)

Fu-Fe3 상태에는 개의 불변반응이 있는데 그 반응은 일정한 온도에서 일어C 3

나며 개의 상을 포함한다3 .

포정반응포정반응포정반응포정반응1) (Peritectic Reaction)1) (Peritectic Reaction)1) (Peritectic Reaction)1) (Peritectic Reaction)

탄소의 조성을 가지는 액상과 탄소의 조성을 가지는 델타 페0.53% 0.09% ( )δ

라이트가 에서 탄소의 조성을 가지는 감마 오스테나이트로 변화1,495 0.17% ( )℃ ɤ하는 반응이다 이 반응은 고온에서 일어나기 때문에 정상적으로는 탄소강의 델.

타 페라이트는 상온에서 존재할 수 없다( ) .δ

공정반응공정반응공정반응공정반응2) (Eutectic Reaction)2) (Eutectic Reaction)2) (Eutectic Reaction)2) (Eutectic Reaction)

에서 탄소의 조상을 가지는 액상이 탄소의 감마 오스테1,148 4.3% 2.08% ( )℃ ɤ나이트와 금속간화합물인 시멘타이트로 변화하는 반응이다 일반적으로 탄소강.

에서는 이상의 탄소를 함유하지 않기 때문에 공정반응이 중요하지 않지만1.2%

이상의 탄소를 함유한 주철에서는 매우 중요한 반응이다2.0% .

공석반응공석반응공석반응공석반응3) (Eutectoid Reaction)3) (Eutectoid Reaction)3) (Eutectoid Reaction)3) (Eutectoid Reaction)


탄소를 가지는 고상의 오스테나이트가 탄소의 알파 페라이트와0.8% 0.02% ( )α

탄소의 시멘타이트로 분해되는 반응으로 이 반응은 에서 일어난다6.67% 723 .℃

다 철강의 변태다 철강의 변태다 철강의 변태다 철강의 변태....

실제 강을 변태시키기 위한 가열 및 냉각속도는 평형속도보다 빠르므로 변태

점이 좌우상하로 움직인다.

급속가열시 상승된 변태점은 첨자 를 붙여서C AC1, AC3, 등으로 나타내고Accm

급속냉각시에 저하된 변태점은 첨자 를 붙여 Aɤ ɤ1, Aɤ3 등으로 나타낸다, A cm .ɤ

서냉시 조직변화서냉시 조직변화서냉시 조직변화서냉시 조직변화1)1)1)1)

공석강공석강공석강공석강(1)(1)(1)(1)

탄소를 함유한 강은 이하로 냉각시 오스테나이트가 페라이트와0.8% 723℃

시멘타이트로 분해되는 공석반응을 일으키므로 공석강이라고 하며 이 반응이 일

어나는 온도를 A1선이라고 부른다 또한 공석반응에 의한 변태를 공석변태 펄. ,

라이트변태, A1변태라고도 부른다.

공석강을 로 가열하여 충분한 시간동안 유지하면 조직이 균일한0.8% 750℃

단상의 오스테나이트가 되는데 이 과정을 오스테나이트화 라고 한(Austenizing)

다.

공석온도 이하로 온도가 하락하면 오스테나이트는 알파 페라이트와 시멘타( )α

이트의 혼합조직으로 변태하여 페라이트와 시멘타이트가 교대로 반복된 층상조

직을 형성하는데 그 형태가 진주와 비슷하기 때문에 펄라이트 라고 부른(Pearlite)

다.

아공석강아공석강아공석강아공석강(2)(2)(2)(2)

이하의 탄소를 함유한 강을 아공석강이라고 부르며0.8% A3선에서 변태한다.


공업적으로 생산되는 강은 대부분 아공석강이다 탄소 를 함유한 아공석강. 0.4%

을 로 가열하여 충분한 시간동안 유지하면 공석강과 마찬가지로 균일한 오900℃

스테나이트가 된다.

이 강을 약 까지 서냉시키면 오스테나이트 결정립에서 초석 페라이트가800℃

우선적으로 핵생성을 시작하여 부근까지 서냉시키면 초석 페라이트는 오723℃

스테나이트 속으로 계속 성장해간다 이 과정에서 오스테나이트의 탄소량은 점.

점 많아지게 되며 A1변태점에 도달하면 오스테나이트의 탄소량은 에서0.4%

로 늘어나게 된다0.8% .

이하가 되면 남아있는 오스테나이트는 공석반응에 의해 펄라이트가 되723℃

며 이 펄라이트를 구성하고 있는 페라이트를 초석 페라이트와 구별하기 위해서

공석페라이트라고 부른다.

과공석강과공석강과공석강과공석강(3)(3)(3)(3)

이상의 탄소를 함유한 강을 과공석강이라고 한다 과공석강은 선에0.8% . Acm

서 단상의 오스테나이트로 변태한다 과공석강의 탄소함유량은 이지만. 0.8~2.0%

공업적으로 생산되는 대부분은 범위의 탄소량을 가진다0.8~1.2% .

과공석강을 서냉시킬 때 나타나는 초석상은 시멘타이트이다 탄소의 과. 1.2%

공석강은 이하 온도로 서냉하면 오스테나이트 결정립계에서 초석 시멘타Acm

이트가 핵생성을 시작하여 온도가 내려갈수록 오스테나이트내 탄소를 고갈시킨

다.

따라서 오스테나이트는 A1 변태점 이하로 냉각되면서 공석반응에 의해 펄라

이트로 변태되며 펄라이트를 구성하는 시멘타이트는 초석 시멘타이트와 구별하

기 위해 공석시멘타이트라고 부른다.

항온변태항온변태항온변태항온변태2)2)2)2)

공석강을 A1 변태점 이상으로 가열한 후 어느 정도 시간을 유지하면 단상의

오스테나이트가 되는데 이와 같이 오스테나이트화 한 후 A1 변태점 이하의 어

느 온도로 급랭시켜서 이 온도에서 시간이 늘어남에 따라 오스테나이트 변태를

나타낸 곡선을 항온변태곡선이라고 하고 이밖에 곡선 곡선 곡선 등으로TTT , C , S


부른다.

항온변태곡선 중 부근의 온도에서 곡선이 왼쪽으로 돌출되어 있는데550℃

이것은 이 온도에서 변태가 가장 먼저 시작된다는 것을 의미하며 이 곡선의 노

즈 라고 부른다 일반적으로 노즈 온도 위에서 항온변태시키면 펄라이트가(Nose) .

형성되고 아래에서 항온변태시키면 베이나이트 가 형성된다(Bainite) .

연속냉각변태연속냉각변태연속냉각변태연속냉각변태3)3)3)3)

대부분의 열처리작업에서는 항온변태에 의해서 강을 열처리하지 않고 오스테

나이트 온도영역에서 상온까지 연속적으로 냉각변태시켜서 열처리하고 있다.

따라서 항온변태곡선을 연속냉각변태곡선으로 전환시켜야 한다 연속냉각변태곡.

선을 곡선이라고 부른다CTT .

라 강의 성질에 미치는 합금원소라 강의 성질에 미치는 합금원소라 강의 성질에 미치는 합금원소라 강의 성질에 미치는 합금원소....

합금원소 중에는 강의 성질을 개선시키기 위해 인위적으로 첨가시키는 것도

있지만 미량 잔류로도 강의 성질을 해치는 것도 있다 강에 함유된 여러 가지.

주요 원소들이 강에 미치는 영향을 살펴보면 다음과 같다.

탄소탄소탄소탄소1) (C)1) (C)1) (C)1) (C)

강의 강도를 높이는데 가장 효과적이며 중요한 원소이다 오스테나이트에 고.

용되어 담금질 시 마르텐사이트조직을 형성시킨다 탄소량 증가에 따라 담금질.

경도를 향상시키지만 담금질 시 변형 가능성을 크게 만든다 철 크롬 몰리브덴. , , ,

바나듐 등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성 강도와 경도를 향상시킨다, .

망간망간망간망간2) (Mn)2) (Mn)2) (Mn)2) (Mn)

강 중에는 보통 가 함유되어 있다 그 중 일부는 강 속에 고용되며0.35~1.0% .


일부는 강중에 함유된 황과 결합하여 비금속개재물인 를 형성하는데 이MnS

는 연성이 있어서 소성가공 시 가공방향으로 길게 연신된다 그러나 의MnS . MnS

형성으로 강속에 있는 황성분이 감소하면서 결정립이 취약해지고 저융점화합물

인 의 형성을 억제시킨다FeS .

강의 내산성과 내산화성을 저해하지만 펄라이트가 미세해지고 페라이트를 고

용강화시킴으로써 항복강도를 향상시킨다 담금질 시 경화 깊이를 증가시키지만.

다량 함유 시에는 담금질균열이나 변형을 유발시킨다.

또한 강에 점성을 부여하기 때문에 의 망간이 첨가된 강을 강인강1.0~1.5%

이라고 부른다 특히 탄소와 망간이 함유된 오스테나이트강을( ) . 1.3% 13%强靭鋼

헤드필드 강이라고 부른다(Headfield) .

황황황황3) (S)3) (S)3) (S)3) (S)

보통 망간 아연 티타늄 몰리브덴 등과 결합하여 강의 피삭성을 개선시키며, , ,

망간과 결합하여 개재물을 형성한다 강중에 망간의 양이 충분하지 못할MnS .

경우 철과 결합하여 를 형성한다FeS .

이 는 매우 취약하고 용융점이 낮기 때문에 열간 및 냉간 가공시에 균열FeS

을 일으킨다 따라서 이러한 개재물 형성을 피하기 위해 망간과 황의 비는. FeS

대 로 하고 있다5 1 .

인인인인4) (P)4) (P)4) (P)4) (P)

강 중에 균일하게 분포되어 있으면 별 문제가 되지 않지만 보통 Fe3 의 해로P

운 화합물을 형성한다 이. Fe3 는 극히 취약하고 편석되어 있어서 풀림처리를P

해도 균질화 되지 않고 단조 압연 등 가공 시 길게 늘어난다, .

충격저항을 저하시키고 뜨임취성을 촉진하며 쾌삭강에서는 피삭성을 개선시

키지만 일반적으로 강에 해로운 원소로 취급된다.

규소규소규소규소5) (Si)5) (Si)5) (Si)5) (Si)

선철과 탈산제에서 잔류된 것으로 SiO2와 같은 화합물을 형성하지 않는 한


페라이트 속에 고용되므로 강의 기계적 성질에 큰 영향을 미치지 않는다.

또한 강력한 탈산제로써 까지 첨가하면 강도가 향상되지만 이상 첨가4.5% 2%

시에는 인성이 저하되고 소성가공성을 해치기 때문에 첨가량에 한계가 있다 뜨.

임 시 연화저항성을 증대시키는 효과도 있다.

질소질소질소질소6) (N)6) (N)6) (N)6) (N)

극히 미량으로도 강의 기계적 성질에 큰 영향을 미치는데 인장강도 항복강,

도를 증가시키는 반면 연신율을 저하시킨다 특히 충격치의 감소 및 천이온도의.

상승이 현저하다.

질소는 침입형 원소로써 확산속도가 빠르고 페라이트에 대해 최대 에서0.1%

까지 연속적으로 용해도 변화를 나타낸다 이 때문에 강의 각종 취성이나0.003% .

시효경화성을 나타낸다 담금질시효 냉간가공에 의한 변형시효 에서. , , 200~300℃

의 청열취성에 의해 인장강도 항복강도는 증가하고 충격치는 저하하여 강의 취,

화를 일으킨다 이를 방지하기 위해 친화력이 큰 알루미늄 티타늄 바나듐 붕소. , , ,

등을 첨가하여 취화현상을 방지한다.

다른 원소와 결합하여 질화물을 형성하는데 이 강 중에 미세하게 석출되AlN

어 있으면 오스테나이트 결정립이 미세하게 되어 세립강 제조가 가능하지만 다

량 존재하면 고온인성이 저하되며 특히 단조 시 오스테나이트입계에 이 석AlN

출되어 입계취성을 일으키고 고온크리프강도를 저하시킨다 이밖에 티타늄 지르. ,

코늄 바나듐 니오븀 등과 질화물을 형성하여 결정립을 미세화 시킨다, , .

수소수소수소수소7) (H)7) (H)7) (H)7) (H)

원자반경이 매우 작아 강 중에 침입형으로 존재하며 다른 원소에 비해 확산

속도가 빠르다 백점 헤어크랙 선상조직 용접 시 비드균열 등 여러 가지. ( ), , ,白点

결함의 원인이 되며 이와 같은 결함을 방지하기 위해 진공용해 또는 진공처리에

의해 탈수소를 행하고 있다.

산소산소산소산소8) (O)8) (O)8) (O)8) (O)


철에 거의 고용되지 않기 때문에 강 중에 주로 비금속개재물로 존재한다 이.

중 SiO2, Al2O3, Cr2O3, TiO2 등은 철에 대해 고용도를 갖지 않지만 FeO, MnO

등은 고온에서 약간 고용되며 이들 비금속개재물은 강의 기계적 성질 피로특성,

등을 저하시킨다.

강 중에 산소가 다량 존재하면 침탄 시 이상조직의 원인이 되며 경화능을 저하

시키고 가열에 의한 오스테나이트 결정립의 성장을 촉진시킨다.

동동동동9) (Cu)9) (Cu)9) (Cu)9) (Cu)

철광석에서 쉽게 혼입되므로 강에는 보통 정도가 함유되어 있다0.1~0.3% .

상온에서 페라이트에 까지 고용되며 고용강화효과를 나타내므로 강도 및0.35%

경도는 약간 개선되나 연신율을 저하시킨다.

동을 함유한 강은 열간가공성이 문제가 되며 특히 이상 함유되었을 경우0.5%

적열취성의 원인이 된다 이것은 고온가열시 철보다 동의 산화속도가 작으므로.

강표면에 편재하여 열간가공 중에 강재내부로 침투하기 때문이며 니켈이나 몰리

브덴을 첨가시켜 이러한 현상을 개선시킬 수 있다 또한 동이 소량 함유되어 있.

어도 대기나 해수중에서 내식성이 현저히 증가하며 인과 공존할 경우 내식성이

더욱 향상된다.

이상 첨가시에는 동의 미세석출에 의한 석출경화효과가 나타나므로 실0.4%

제 스테인리스강에서는 정도 첨가석출시켜 강력한 스테인리스강을 만들고4%

있다.

알루미늄알루미늄알루미늄알루미늄10) (Al)10) (Al)10) (Al)10) (Al)

강력한 탈산제이지만 너무 많이 첨가되면 강을 취약하게 만든다 탈질 탈산. ,

용으로는 이하로 첨가하는 것이 보통이며 질화물인 은 미세석출하여0.1% AlN

강의 결정립 미세화에 효과적이므로 극미세 결정립을 갖는 강인강을 제조할 수

있다 또한 고온산화방지 및 내황화성에 극히 효과적이다. .

비소비소비소비소11) (As)11) (As)11) (As)11) (As)


제선제강공정에서 제거하는 것이 거의 불가능하며 강의 재질향상을 위해서

인위적으로 첨가시키는 경우는 거의 없다 함유량 이상에서는 충격치를 저. 0.2%

하시키고 충격천이온도를 상승시킬 뿐만 아니라 열간가공성을 해치고 적열취성

을 일으킨다.

그러나 이러한 악영향은 보통강이 함유하고 있는 비소의 양만으로는 거의 문제

를 일으키지 않는다.

붕소붕소붕소붕소12) (B)12) (B)12) (B)12) (B)

의 미량 첨가로도 경화능이 현저히 증가되지만 너무 많이 첨가0.0005~0.003%

되면 Fe3 를 형성하여 적열취성을 일으킨다B .

코발트코발트코발트코발트13) (Co)13) (Co)13) (Co)13) (Co)

다른 금속원소와는 달리 소량으로도 강의 경화능을 저하시키며 가격이 비싸

기 때문에 일반강에 사용하지 않고 자석 고급절삭공구 내열재료 등에 첨가하여, ,

성질을 개선시키는데 사용된다 특히 고온강도를 개선하는데 효과적이다. .

크롬크롬크롬크롬14) (Cr)14) (Cr)14) (Cr)14) (Cr)

까지 첨가함으로써 오스테나이트 영역을 확장시키고 대량 첨가해도 취화13%

를 일으키지 않는 탄화물을 형성시킨다 이상 첨가하면 스테인리스강이 되. 10%

며 내산화성을 향상시키고 내황화성을 개선하므로 구조용강 공구강 스테인리스, ,

강 내열강 등에 거의 모두 함유되어 있는 가장 보편적인 합금원소이다, .

그러나 크롬 첨가량이 너무 많으며 상이라고 하는 비자성이 취약한 상이 나타σ

난다 저온취성과 수소취성을 방지하는 효과가 있지만 뜨임취성을 조장하는 역.

할도 한다.

몰리브덴몰리브덴몰리브덴몰리브덴15) (Mo)15) (Mo)15) (Mo)15) (Mo)

첨가로도 니켈보다 경화능을 배까지 향상시킬 수 있으며 뜨임취0.1~0.3% 10


성을 방지하여 뜨임취성 저항성을 부여한다 탄화물을 형성하므로 고급절삭공구.

의 합금원소로도 우수한 효과가 있으며 결정립 조대화온도를 상승시킨다.

경화능 향상을 위해 단독으로 사용되기보다는 크롬과 같이 사용하면 그 효과가

더욱 좋지만 가격이 고가인 것이 단점이다.

니켈니켈니켈니켈16) (Ni)16) (Ni)16) (Ni)16) (Ni)

크롬과 함께 가장 중요하고 보편적인 합금용 원소이다 강의 조식을 미세화.

시키고 오스테나이트와 페라이트에 잘 고용되므로 기지강화에 이용된다 크롬이.

나 몰리브덴과 공존하면 우수한 경화능을 나타내며 대형 강재의 열처리를 용이

하게 만들며 오스테나이트 안정화 원소이므로 크롬과 조합하여 오스테나이트계

스테인리스강 내열강 등을 형성한다, .

강의 저온인성을 강화시키며 용접성 가단성을 해치지 않는다 탄소나 질소의 확, .

산을 느리게 만들기 때문에 내열강의 열화 를 방지하고 팽창률 강성률 도( ) , ,劣化

자율 등이 향상된다.

티타늄티타늄티타늄티타늄17) (Ti)17) (Ti)17) (Ti)17) (Ti)

산소 질소 탄소 황 수소 등과 친화력이 강하며 탈산 탈질 탈황을 위해 사, , , , , ,

용된다 탄화물형성능은 크롬보다 강하며 결정립을 미세화시키기 때문에 스테인.

리스강이나 절삭공구강의 개량에도 이용된다 또한 타금속원소와도 화합물을 형.

성하여 석출경화효과가 현저하기 때문에 석출경화형 스테인리스강이나 영구자석

등에 이용된다.

주석주석주석주석18) (Sn)18) (Sn)18) (Sn)18) (Sn)

철스크랩으로부터 혼입되어 제강과정에서 거의 제거하지 못하는 원소로써 페

라이트에 약 까지 고용된다 강의 인장강도 및 항복강도를 증가시키고 연신8% .

율 충격치를 감소시키는 등 인 의 영향과 유사하나 인만큼 현저하지는 못하, (P)

다 그러나 열간가공시 적열취성 뜨임취성 저온취성 등의 원인이 되고 내식성. , ,

이 약간 향상되지만 일반적으로 강에는 유해한 원소이다.


세레늄세레늄세레늄세레늄19) (Se)19) (Se)19) (Se)19) (Se)

유황보다 비싸며 망간과 화합물을 만들어 피삭성을 향상시키고 용강의 유동

성을 향상시킨다.

칼슘칼슘칼슘칼슘20) (Ca)20) (Ca)20) (Ca)20) (Ca)

강력한 탈산제로써 용강 중에서 기화하여 폭발하기 쉽다 폭발방지를 위해.

등의 상태로 첨가하여 비금속개재물의 상태 및 분포를 조정한Ca-Si, Ca-Si-Mn

다.

니오븀니오븀니오븀니오븀21) (Nb)21) (Nb)21) (Nb)21) (Nb)

강력한 결정립 미세화원소로 결정립 조대화온도를 상승시키며 경화능을 저하

시키고 뜨임취성을 감소시킨다.

텔루륨텔루륨텔루륨텔루륨22) (Te)22) (Te)22) (Te)22) (Te)

강의 피삭성을 증대시키지만 열간가공성을 해친다.

연연연연23) (Pb)23) (Pb)23) (Pb)23) (Pb)

강의 피삭성을 개선시킨다.

바나듐바나듐바나듐바나듐24) (V)24) (V

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實 用 철강과과 과 HS 분류 - customs · 實 用 철강과과과 hs 분류 2006 포항세관철강연구동아리

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