기계구조용 탄소강의 성질 및 특징

기계구조용 탄소강의 정의

기계구조용 탄소강이란 C(탄소)량이 0.3% ~ 0.6%의 강을 압연한 채로 혹은 담금질, 뜨임 하여 기계를 구조적으로 지탱할 수 있는 탄소가 함유된 강을 의미합니다. 

기계구조용 탄소강은 용접, 연성 및 가공이 용이하고, 저렴한 특징이 있으며, 열처리에 의해 강도와 경도를 향상할 수 있습니다. 

 

기계구조용 탄소강의 종류

기계구조용 탄소강은 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강, 초고탄소강으로 나눌 수 있습니다. 

• 저탄소강 (Low Carbon Steel) : 탄소 함량이 0.3% 이하인 강재입니다. 가공성이 좋고 용접성이 뛰어나며 낮은 강도와 인성을 가지고 있습니다. 주로 자동차 바디, 건설 재료, 배관 등에 사용됩니다. 
• 중탄소강 (Medium Carbon Steel) : 탄소 함량이 0.3 ~ 0.6%인 강재입니다. 강도와 경도가 높지만, 저탄소강에 비해 가공성과 용접성이 떨어집니다. 강도와 인성이 균형적으로 유지되며, 일반적으로 열처리에 의해 향상할 수 있습니다. 주로 기어, 샤프트, 볼트, 너트 등에 사용됩니다. 
• 고탄소강 (High Carbon Steel) : 탄소 함량이 0.6% 이상인 강재입니다. 매우 높은 강도와 경도를 가지고 있지만 가공성과 용접성, 그리고 인성이 낮습니다. 주로 칼, 드릴, 철도 바퀴, 스프링 등에 사용됩니다.
• 초고탄소강 (Ultra-high Carbon Steel) : 탄소 함량이 2.0% 이상인 강재입니다. 매우 높은 강도와 경도를 가지고 있지만 인성이 매우 낮습니다. 주로 칼날, 스프링 등에 사용됩니다. 

기계구조용 탄소강의 장, 단점

• 가공성 및 용접성 : 탄소강은 용접 및 가공이 쉬워 높은 유연성을 가지고 있습니다. 제작 과정에서 높은 생산성과 저렴한 가격으로 가공이 가능하고, 용접 부위의 강도 저하를 최소화하여 대형 구조물의 제작 및 유지 보수에 사용할 수 있습니다. 
• 높은 강도와 인성 : 우수한 인성과 높은 강도를 가지고 있습니다. 고강도 강재에 비해 인성이 높아 매우 견고하고 내구성이 우수하며, 열처리를 통해 강도와 경도를 더욱 향상하는 것이 가능합니다. 
• 가벼움 : 탄소강은 비교적 가벼운 무게를 가지고 있어, 대형 구조물의 제작 및 조립에 유용합니다. 
• 저렴한 가격 : 탄소강은 다른 강재에 비해 상대적으로 저렴하여, 대량 생산에 효율적이며 따라서 다양한 산업에 사용되고 있습니다. 

 

• 부식성(내식성) : 탄소강은 습한 환경이나 화학 물질에 노출되면 쉽게 부식할 수 있습니다. 이러한 내식성이 필요한 상황에서는 표면 처리가 필요하거나, 다른 강재를 사용해야 합니다. 
• 내열성 : 탄소강은 높은 온도에서 구조적 안정성을 잃어버릴 수 있기 때문에 고온에서 사용하기 적합하지 않습니다.
• 열처리 필요 : 탄소강의 경도와 강도를 향상하기 위해 추가 적으로 열처리가 필요합니다. 따라서 생산 과정에서 추가적인 시간과 비용이 들어갈 수 있습니다. 
• 고탄소강에 대한 용접 및 가공 시 유의 사항 : 고탄소강의 경우 용접 시 과열되어 강도가 감소하거나 균열이 발생할 수 있습니다. 또한 강도와 경도가 높은 특징으로 인해 가공성이 떨어지는 특징이 있습니다. 

기계구조용 탄소강의 종류 및 화학 성분

종류	기호	인장 강도 (N/mm^2)	화학 성분 (%)
			C	Si	Mn	P	S
1종	S10C	314 이상	0.05 ~ 0.15	0.15 ~ 0.40	0.30 ~ 0.60	0.045	<0.045
2종	S15C	373 이상	0.10 ~ 0.20	0.15 ~ 0.40	0.30 ~ 0.60	0.045	<0.045
3종	S20C	373 이상	0.15 ~ 0.25	0.15 ~ 0.40	0.30 ~ 0.60	0.045	<0.045
4종	S25C	402 이상	0.20 ~ 0.30	0.15 ~ 0.40	0.30 ~ 0.60	0.045	<0.045
5종	S30C	402 이상	0.25 ~ 0.35	0.15 ~ 0.40	0.40 ~ 0.80	0.045	<0.045
6종	S35C	411 이상	0.30 ~ 0.40	0.15 ~ 0.40	0.40 ~ 0.80	0.045	<0.045
7종	S40C	411 이상	0.35 ~ 0.45	0.15 ~ 0.40	0.40 ~ 0.80	0.045	<0.045
8종	S45C	471 이상	0.40 ~ 0.50	0.15 ~ 0.40	0.40 ~ 0.80	0.045	<0.045
9종	S50C	539 이상	0.45 ~ 0.55	0.15 ~ 0.40	0.40 ~ 0.80	0.045	<0.045
10종	S55C	510 이상	0.50 ~ 0.60	0.15 ~ 0.40	0.40 ~ 0.80	0.045	<0.045