Irons   철

1. 철 재료 (鐵 材料)

  ㅇ 철 광석 (Iron Ore : 자연 산화물/산화철) 
     - 40 ~ 60 % 이상의 철(Fe)을 함유한 광석                                 ☞ 철 원소 참조
        . 적철(Hematite) 광석  : Fe2O3, 40~60 (% C)
        . 자철(Magnetite) 광석 : Fe3O4, 50~70 (% C)
        . 갈철(Limonite) 광석  : Fe2O3·nH2O, 30~40 (% C)
        . 능철(Siderite) 광석  : FeCO3, 30~40 (% C)

  ※ 철(鐵)은, 주로 적철(Fe2O3) 광석에서 얻어짐
     - 광석에서 분리 환원시켜 얻어냄
     - 자연 산화물(철광석)을, 고온에서 탄소와 섞어 가열함으로써 만듬
        . 순수한 철은, 알루미늄 보다 무르지만, 탄소가 소량 섞이면 강해짐

  ※ 철(鐵)의 특징
     - 단단한(강한) 재질 가능
     - 대량 생산 가능


2. 제철(製鐵), 제강(製鋼) 과정

  ㅇ 제철 (Iron Making) 
     - 주로, 철광석 등을 용해하여, 선철을 만드는 과정

  ㅇ 제강 (Steel Making)
     - 선철에서 불순물을 제거하고, 강괴(Steel Ingot)을 만드는 과정

  ※ 용광로 (Furnace, Blast Furnace)
     - 철광석(Iron Ore)으로부터 환원시켜 선철(Pig Iron)을 만드는 노(爐)
        . 전로(轉爐),평로(平爐),전기로(電氣爐,Electric Furnace)  등


3. 철 (Irons)의 종류

  ※ 순수한 철은 알루미늄 보다 무르지만, 탄소가 섞이면 점점 강해짐

  ㅇ 순철 (純鐵, Pure Iron) : 불순물을 가능한 제거한 순도 높은 철
     - (통상, 탄소 함유량 : ~ 0.080 % C)
  ㅇ 연철 (鍊鐵, Wrought Iron) : 강철에 대비시켜 통칭되는 철
     - (통상, 탄소 함유량 : ~ 0.2 % C)
     * 초기 철기 시대부터, 높은 온도로 가열된 철 광석으로부터 삐져나온, 불로 달궈진 철 덩어리를,
       망치로 반복하여 때려서, 산화철이나 불순물을 많이 제거시켜 만들어진, 대장장이의 철
  ㅇ 선철 (銑鐵, Pig Iron) : 철광석을 환원시켜 만들어진 철 
     - (통상, 탄소 함유량 : 약 4 % C)
     * 주로, 높은 온도의 용광로에서 만들어진 액체 상태의 철로써, 식혀 만들어질 수 있는 철
  ㅇ 주철 (鑄鐵, Cast Iron) : 원하는 형태로 주조하여 제작되는 철 (例, 차량의 엔진,기어 등)
     - (통상, 탄소 함유량 : 대부분 ~ 4.5 % C, 최대 6.67%까지도 가능)
     * 선철을 다시한번 녹여 주조시켜 만든 철로써, 선철 보다는 강하지만 부서지기 쉬움
  ㅇ 강, 강철 (鋼, Steel) : 탄소 함유량을 요구 수준까지 포함시켜 만들어진 철
     - (통상, 탄소 함유량 : ~ 2.11 % C)


4. 순철 (純鐵, Pure Iron)

  ㅇ 불순물을 가능한 제거한 순도 높은 철 (99.9~99.99 %)

  ㅇ 용도 : 가공용, 선재용, 판재용 등 강과 주철의 원료에 사용

  ㅇ 例) 암코철 (Armco Iron) (제조회사 약칭)


5. 선철 (銑鐵, Pig Iron)

  ㅇ 철광석으로부터 용광로(900~1650 ℃)에서 만들어지는 철
     - 철광석을 고열에서 코크그(탄소)와 함께 녹임으로써, 환원시켜 얻은 약 4% 탄소 함유 철
        . FeO3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
          

  ㅇ 선철은, 제강의 원료 또는 주조용으로 사용되는 철을 일컬음
     - 탄소 함유량이 2.5~5% 정도로 높고, 
     - 많은 불순물(탄소,망간,규소 등)이 포함 됨
     - 단단하여 부러지기 쉬움. 따라서, 단련(鍛鍊)하기 쉽지 않음


6. 주철 (鑄鐵, Cast Iron)

  ㅇ 원하는 형태로 주조하여 제작되는 철
     - 보통 2~4 % 탄소 함유, 1~3 % 실리콘 함유
        . 회 주철
        . 연성(구상) 주철
        . 백 주철
        . 가단 주철
        . 조밀 흑연 주철

  ㅇ 통상, 하중이 강하게 되면,
     - 소성변형 직후 곧바로 파손이 되는 취성 파괴 재료 임