(9)번항을 참조하시고 부품의 사용용도에 맞게 판단하시기 바랍니다.


(1)탄소(C)
강의 강도향상
오스테나이트에 고용하여 quenching시 마르텐사이트 조직을 형성시킨다.
탄소량의 증가와함께 quenching 경도를 향상시키지만 quenching시 변형유발가능성을 크게 한다.
Fe,Mo,V등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성하므로 강도와 경도를 향상시킨다.

(2)망간(Mn)
Mn의 일부는 강속에 고용되며,나머지는 강속에 함유되어 있는 S와 결합하여 비금속개재물인 Mns를 결정립내에 형성한다. 이 MnS는 연성이 있어서 소성가공시에 가공방향으로 길게 연신된다. MnS의 형성으로써 강 속의 S의 양이 감소하므로 결정립계에 형성되는 취약하고 저융점화합물인 FeS의 형성을 억제시킨다.

Mn에 의해서 펄라이트가 미세해지고 페라이트를 고용강화시키므로써 탄소강의 항복강도향상시킨다.
QUENCHING시 경화깊이를 증가시키지만 많은 양이 함유되어 있을때는 QUENCHING 균열이나 변형을 유발시킨다.
Mn은 강의 내산성 및 내산화성을 저해하는 원소이다.

(3)황(S)
보통 Mn과 결합하여 MnS 개재물을 형성한다. 그러나 강중의 Mn 양이 충분치 못할 때에는 Fe와 결합하여 FeS를 형성하기도한다. FeS는 매우 취약하고 용융점이 낮기 때문에 열간 및 냉간가공시에 균열을 일으킬수 있다.
일반적으로 Mn,Zn,Ti,Mo등의 원소와 결합하여 강의 피삭성을 개선시킨다.

(4)인(P)
인이 강속에 균일하게 분포되어 있으면 문제가 없으나 보통 Fe₃P의 해로운 화합물을 형성한다.
이 화합물은 극히 취약하고 편석되어 있으며 풀림처리를 하여도 균질화되지 않고 단조,압연 등의 가공을 하면 길게 늘어난다. 충격저항을 저하시키고 템퍼링취성을 촉진하며 쾌삭강에 서는 피삭성을 개선시키는 원소이다.
일반적으로 불순물로 간주된다.

(5)규소(Si)
강속의 규소는 선철과 탈산제에서 잔류된다.
SiO₂와 같은 화합물을 형성하지않는한 페라이트 속에 고용되므로 탄소강의 기계적 성질에는 영향을 미치지 않는다.
규소는 강한 탈산제이고 45% 첨가량까지는 강도를 향상시키지만 2% 이상 첨가시에는 인성을 저하시키고 소성 가공성을 해치므로 첨가량에 한계가있다. 템퍼링시 연화저항성을 증대시키는 효과도 있다.

(6)질소(N)
질소는 극히 미량 존재로도 강의 기계적성질에 큰 영향을 미치는데 인장강도,항복강도를 증가시키고 연신율을 저하시킨다. 특히 충격치의 감소 및 천이온도의 상승은 현저하다.

탄소와 동일하게 침입형원소이고 강중에서 확산속도가 빠르다.
각종 취성이나 시효경화성을 나타낸다.
+.QUENCHING AGING(퀀칭시효):QUENCHING시 일어난다.
+.STRAIN AGING(변형시효):냉간가공에 의해 발생
+.BLUE BRITTLENESS(청열취성):200~300℃에서 일어난다. 강의 인장강도,항복강도는 증가하고 충격치는 저하해서 강의 취화를 일으킨다.

극연강 박판의 DEEP DRAWING 가공시에 표면에 즈름이 발생하는 현상은 주로 질소의 변형시효에 의해서 일어난다.

이것을 안정화 시키기위해서 질소와 친화력이 큰 Al,Ti,Zr,V,B등을 첨가하므로써 취화현상을 방지한다.

(7)수소(H)
수소는 원자반경이 극히 작으므로 Fe 격자중에 N,C등과 동일하게 침입형으로 고용되어 있다. 그리고 강중에서는 다른 원소에 비해서 확산속도가 매우 빠르므로 강속을 자유로이 이동할수 있다.
수소는 백점(白点),HAIR CRACK,선상조직(線狀組織) 및 용접시 비드균열등의 결함이있다.
결함 방지 또는 제거를 위하여 최근에는 진공용해 또는 진공처리에 의해 탈수소를 한다.

(8)산소(O)
산소는 거의 Fe에 고용되지 않기 때문에 강중에서는 주로 비금속개재물로서 존재한다.
이들중 SiO₂,Al₂O₃,Cr₂O₃,TiO₂등은 Fe에 대해서 공용도를 갖지 않지만 FeO,MnO등은 고온에서 약간 고용한다.
비금속 개재물은 강의 기계적성질,피로특성을 저하시킨다.
순도가 높은 Fe-O 합금에서는 산소함유량의 증가와 함께 충격천이 온도는 현저하게 상승하지만 순Fe에 소량의 C,Mn등이 존재하면 그 영향은 거의 사라진다.
산소는 다량으로 함유되어 있으면 강의 침탄시 이상조직의 원인으로 됨과 동시에 경화능을 저하시키고 가열에 의한 오스테나이트 결정립의 성장을 촉진시킨다.

(9)구리(Cu)
구리는 광석등으로부터 쉽게 혼입되므로 강에는 보통 0.1%~0.3%정도 함유되어있다.
구리는 상온에서 페라이트에 0.35%까지 고용하여 고용강화효과를 나타내므로 강도 및 경도를 약간 증가시키지만 연신율은 저하시킨다.
Cu를 함유한 강에서는 열간가공성이 문제로 되는데 특히 0.5%이상 함유되어 있을 때에는 적열취성의 원인으로 된다.
이것은 고온가열시에 Fe보다 Cu의 산화속도가 작으므로 강표면에 편재하여 열간가공중에 강재 내부로 침투하기 때문이지만 Ni이나 Mo의 첨가로서 이 현상을 개선할수 있다.
구리는 비교적 소량 함유되어 있어도 대기 및 해수중에서 강의 내식성을 현저하게 향상시킨다. Cu와 P가 공존할 경우 내식성 향상에 더욱 효과적이다.

(10)알루미늄(Al)
Al은 강탈산제로서 유효하나 첨가량이 많으면 강을 취약하게 함으로 탈산,탈질용으로서는 0.1%이하로 첨가하는 것이 보통이다. 질화물인 AlN은 미세석출하여 강의 결정립 미세화에 효과적이므로 이것을 이용해서 극미세결정립을 갖는 강인강을 제조할 수 있다.
고온산화방지 및 내유화성에 극히 효과적이다.

(11)비소(As)
As는 제선제강과정에서 제거하는 것이 거의 불가능하고 또 강재의 재질향상을 위해서 비소를 인위적으로 첨가하는 경우는 거의 없다. As는 0.2%정도 이상에서는 충격치를 현저하게 저하시키고, 충격천이온도를 상승시킴과 함께 강의 열간가공성을 해치고 적열취성을 일으킨다.

(12)붕소(B)
미량첨가(0.0005~0.003%)로서 경화능을 현저히 증가시킨다. 과잉첨가되면 Fe₃B를 형성하여 적열취성을 일으킨다.

(13)코발트(Co)
대부분의 합금원소는 소량첨가로써 강의 경화능을 향상시키지만 Co는 예외로서 그 반대의 경향을 나타내고 또 고가이므로 일반적인 강에는 사용하지 않고 자석,고급절삭공구,내열재료 등에 첨가해서 성질을 개선하는데에 사용하고있다.
특히 강의 고온강도를 개선하는데에 효과적이다.

(14)크롬(Cr)
13%까지 첨가로서 오스테나이트 영역을 확장시킨다.
염가이고 다량 첨가해도 취하를 일으키지 않는 탄화물을 형성시킨다. 10%이상 첨가하면 스테인레스강으로 되고 내산화성을 향상시키고 내유화성을 개선하므로 구조용강,공구강,스테인레스강 및 내역강의 거의 전부에 함유되어 있는 가장 중요하고 보편적인 합금원소이다.

단 Cr첨가량이 많게되면 σ상이라고 하는 비자성의 취약한 상이 나타난다. Cr은 또한 저온 취성과 수소취성을 방지하는 효과가 있지만 템퍼링 취성을 조장한다.

(15)몰리브덴(Mo)
Mo은 0.1~0.3%정도의 첨가로서 Ni의 10배까지 경화능을 향상시키는 효과가 있으므로 템퍼링 취성을 방지하여 템퍼링 취화저항성을 부여한다.
또한 탄화물을 형성하므로 고급절삭공구의 합금원소로도 우수한 효과를 나타내며,결정립 조대화온도를 상승시킨다.
경화능에 관해서는 Mo 단독보다는 Cr과 병용하면 더욱 효과적이다. 값이 비싸다.

(16)니켈(Ni)
Ni은 강의 조직을 미세화시키고 오스테나이트나 페라이트에도 고용이 잘되므로 기지를 강화시킨다. 또 Cr이나 Mo과 공존하면 우수한 경화능을 나타내어 대형강재의 열처리를 용이하게 한다.
Ni은 오스테나이트 안정화원소이므로 Cr과의 조합으로 오스테나이트계 스테인레스강,내열강을 형성한다. 강의 저온인성을 현저히 개선시키며 용접성,가단성을 해치지 않는다.
또한 Ni은 C나 N의 확산을 느리게 하므로 내열강의 열화를 방지하고 팽창률,강성률,도전율 등의 점에서도 특징이 있다. 즉 Fe-36%Ni강은 상온부근에서의 열팽창계수가 0에 가까우므로 전자재,특수재로서의 용도가 넓다. 따라서 Ni은 Cr과 함께 가장 중요하고도 보편적인 합금원소이다.

(17)티타늄(Ti)
Ti은 O,N,C,S 및 H등 어느 원소화도 강한 친화력을 나타내고 특히 탈산,탈질,탈황에 흔히 사용된다. 탄화물 형성능도 Cr보다 강하고 결정립을 미세화시키기 때문에 스테인레스강이나 절삭공구강의 개량에 이용된다. 또한 타금속원소와도 화합물을 형성하여 석출경화효과가 현저하므로 석출경화형 스테인레스강이나 영구자석등에 이용된다.

(18)주석(Sn)
Sn은 SCRAP으로부터 혼입되어 제강과정에서는 거의 제거되지 못하는 원소로서,페라이트에는 약 8%까지 고용한다. 일반적으로 Sn은 강의 인장강도,항복강도를 증가시키고 연신율,충격치를 감소시키는 등 P의 영향과 유사한 점이 많지만 P만클 현저하지는 않다.
그러나 Sn은 열간가공시의 적열취성,템퍼링취성,저온취성 등의 원인으로 되고 내식성에 약간의 이점이 있기는 하지만 일반적으로 강에 유해한 원소이다.

(19)셀레늄(Se)
Mn등과 화합물을 만들어 피삭성을 향상시킨다.유황보다 훨씬 고가이며 용강(熔鋼)의 유동성을 좋게한다.

(20)칼슘(Ca)
강력한 탈산제이다. 용강중에서 기화하여 폭발하기 쉬우므로 Ca-Si,Ca-Si-Mn 등의 상태로 첨가하여 비금속 개재물의 상태 및 분포의 조정을 행한다.

(21)니오븀(Nb)
강력한 결정립 미세화원소로서 결정립 조대화온도를 상승시킨다. 경화능을 저하시키며 템퍼링 취성을 감소시킨다.

(22)텔루륨(Te)
강의 피삭성을 증대시키며,열간가공성을 해친다.

(23)납(Pb)
강의 피삭성을 향상시킨다.

(24)바나듐(V)
탄화물 형성능이 커서 미립탄화물을 만들어 강의 조직을 미세화시키므로 고장력강으로부터 각종 공구강에 이르기까지 많이 사용되고 있다.템퍼링 연화저항성도 Mo이상으로 좋다. 고온 강도도 대폭 향상시키지만 산화물인 V₂O5는 증기압이 높아서 고온증발하므로 첨가량에 한계가 있다.

(25)텅스텐(W)
W은 고가이고,비중이 커서 편재하기 쉬우므로 구조용강에는 거의 첨가되지 않지만,경화능을 향상시키고 Fe4W2C 또는 Fe3W3C형의 탄화물을 형성하므로 공구강 특히 절삭 공구강에 이용되고 18%W-4%Cr-1%V강은 고속도강으로서 유명하다. 또 W이 함유된 자석강도 있다.

(26)지르콘(Zr)
N.S,C 및 H와의 친화력은 Ti보다 더욱 강하기 때문에 이들 원소의 고정에 흔히 이용되고 있다. 백점의 발생도 0.2~0.3%첨가로 완전히 방지할 수 있다고한다.