강철은 다양한 농도의 다양한 화합물로 구성될 수 있으며 이러한 화합물은 자기 특성과 자기 강도를 결정합니다.
페라이트강은 자성을 띠는 반면, 비철강은 본질적으로 비자성입니다.
일반적으로, 강철은 자성을 띤다. 그러나 자성강에 관해 알아야 할 몇 가지 흥미로운 문제가 있습니다.
강철을 자성으로 만드는 특성
· 철의 존재
철 또는 페라이트는 일반적으로 대부분의 강철 유형에서 발견되는 주요 화합물입니다. 본질적으로 강자성체이기 때문에 그 존재 여부와 농도가 강철의 자기 능력을 결정합니다. 페라이트 농도가 높을수록 자기 특성이 강해집니다.
· 결정구조
강철은 결정과 같은 특징적인 구성을 가지고 있으며 결정 구조의 유형은 강철의 자기 능력에 큰 영향을 미칩니다. 체심 입방체 구조의 강철은 자성이 우수하고, 면심 입방체 구조의 강철은 비자성을 나타냅니다.
· 탄소 존재
강철을 강화하는 데 사용되는 모든 합금 화합물 중에서 탄소가 가장 일반적입니다. 탄소 농도가 상대적으로 높은 강철은 더 강한 자기 특성을 나타냅니다.
· 자기감수성
강철, 특히 철 기반 강철은 강력한 자기장에 노출되면 쉽게 자화됩니다. 이 강철의 자화율은 약 14이며 이는 강한 자기 특성을 입증합니다. 그러나 비강자성 강철의 자화율은 하나입니다.
강철의 종류와 자기적 특성
강철은 자기적 특성에 따라 세 가지로 분류됩니다. 페라이트, 마르텐사이트, 오스테나이트 강철. 다음은 이들의 독특한 자기적 행동에 대한 분석입니다.
· 페라이트강
페라이트강은 철 함량이 높은 것으로 알려져 있으며 크롬 농도도 10~30%로 비교적 높습니다. 이 두 화합물의 함량이 높기 때문에 페라이트강은 자성을 띠는 것으로 간주됩니다. 이 자성 강철은 결정질 구조를 갖고 있으며 자성 거동으로 인해 자성 패스너 및 주방 가전제품에 귀중한 도구로 사용됩니다.
· 마르텐사이트강
마르텐사이트 강철은 탄소 농도가 가장 높으며 니켈과 같은 다른 강자성 합금도 특징으로 합니다. 따라서 강한 자기적 행동을 보여줍니다. 크롬 함량이 약 12-18%인 마르텐사이트 강철은 경도와 강도를 우선시하는 자성 응용 분야에 유용합니다.
· 오스테나이트강
오스테나이트 강철은 오스테나이트로 구성되어 있으며 니켈 및 망간과 같은 자성 합금이 있음에도 불구하고 본질적으로 비자성을 띠게 됩니다. 이는 자성을 제한하는 특징적인 면 중심 입방체 구성을 가지고 있습니다. 그러나 냉간 가공과 같은 다양한 처리를 통해 자화될 수 있습니다.
자강의 장점
- 인상적인 자기 기능: 다양한 자기 특성과 강도를 갖춘 강철은 부드럽거나 강한 자성이 필요할 때마다 실행 가능한 솔루션을 제공합니다.
- 높은 자기 민감성: 강철은 강한 자기장이 있을 때 자기 특성이 쉽게 활성화되기 때문에 쉽게 자석으로 변할 수 있습니다.
- 강력한 자기 차폐: 투자율이 높기 때문에 자성 강철을 활용하여 외부 자기력으로부터 민감한 영역과 기계를 보호할 수 있습니다.
- 상당히 저렴한 가격: 다른 자성 재료에 비해 강철은 상대적으로 저렴하고 내구성이 뛰어나므로 더 긴 수명을 보장합니다.
- 매우 강력함: 마모에 대해 걱정할 필요 없이 불안정한 환경에서 자성 강철을 배치할 수 있습니다. 그것은 결정 구조에서 힘을 얻습니다.
- 재활용이 용이함: 자성 강철을 다른 용도로 쉽고 비용 효율적으로 재활용하여 지속 가능성을 높일 수 있습니다.
강철의 자성에 영향을 미칠 수 있는 요인
· 열처리
강철에 열처리를 가하면 이상한 자기적 거동이 나타날 수 있습니다. 예를 들어, 가열한 후 냉각하면 자석의 자화율이 줄어들 수 있습니다. 그러나 마르텐사이트 강철을 가열하면 마르텐사이트 형성으로 인해 강철 자석의 투자율이 높아질 수 있습니다.
· 구성
다양한 등급의 강철은 합금 화합물이라는 고유한 요소를 특징으로 합니다. 이러한 화합물과 그 농도의 차이는 다양한 유형의 강철에 대한 뚜렷한 자기적 거동을 설명합니다. 예를 들어, 망간 합금이 포함된 강철은 투과성이 더 높은 경향이 있습니다.
· 온도
온도는 다른 자성 물체와 마찬가지로 자성 강철에도 동일한 영향을 미칩니다. 과도한 열이나 온도는 자성 강철의 자구를 파괴하여 자기 특성이 저하됩니다. 강철에 퀴리점 이상의 온도를 가하면 자성을 잃게 됩니다.
· 외부 자기력
강철을 더욱 강력한 외부 자기력에 노출시키면 강철의 자구 정렬이 더 강한 자석의 정렬을 모방하게 됩니다.
페라이트강은 매우 취약하기 때문에 이로 인해 자화된 강철이 생성됩니다. 그러나 자화된 강철을 더 강한 자력에 노출시키면 자성 특성이 손실될 수 있습니다.
· 미세구조
자성 강철은 무수히 많은 작은 입자로 만들어지며, 그 크기와 구성은 강철 등급과 유형에 따라 다를 수 있습니다.
상대적으로 입자 크기가 작은 강철은 자력을 쉽게 부여할 수 있고 보자력도 낮습니다. 이에 반해 결정립이 큰 강철은 자화되기 어렵고 보자력도 상대적으로 높습니다.
· 기계적 스트레스
무거운 물체에 부딪히거나 과도한 무게를 견디는 것을 포함할 수 있는 기계적 응력은 자성 강철의 생산성을 크게 저하시킬 수 있습니다. 이 응력은 정렬된 도메인을 혼란시켜 자성 손실을 초래할 수 있습니다.
· 변형
변형은 강철의 결정 구성을 왜곡하여 자성 강철의 자기 거동에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 냉간 가공을 통해 오스테나이트 강을 자기 기능을 수행할 수 있는 마르텐사이트 강으로 바꿀 수 있습니다. 강철의 구성을 변경할 수 있는 다른 변형 기술로는 인발 및 압연이 있습니다.
· 외국 불순물
자성 강철에 원치 않는 원소나 불순물이 존재하면 자성 특성도 손상됩니다. 일반적인 불순물에는 인이 포함되어 있으며 일반적으로 도메인 구성 및 이동을 방해합니다. 이러한 불순물이 존재하면 강철을 자화 및 탈자화하는 것이 어려울 수 있습니다.
자강의 일반적인 용도
강자성 특성과 강도가 결합되어 자성 강철은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 높이 평가됩니다.
- 전자석 만들기: 리프팅 자석과 변압기에 흔히 사용되는 최신 전자석은 강철 코어로 구성되는 경우가 많습니다. 내식성과 강도 때문에 강철이 선호됩니다.
- 변압기에서 전기 전송: 변압기와 전력망에서 강철은 에너지를 전달하고 전압을 변환하는 데 사용됩니다.
- 자기 데이터 저장: 자성 강철은 자기를 수용할 수 있기 때문에 하드 드라이브 플래터를 제조하는 데 일반적으로 사용됩니다. 이는 데이터 캡처 및 보존을 용이하게 합니다.
- 모터 코어 제작: 자성강은 자성 특성으로 인해 전기 모터 제조에 적합한 재료입니다.
- 자기 분리기 제작: 강철은 또한 혼합물에서 자성 원소를 추출하는 자성 분리기를 제조하는 데 광범위하게 활용됩니다.
- 자기 액추에이터 제조: 강자성 강철은 자동차 시스템용 액추에이터를 생산하는 데 사용될 때 신뢰할 수 있는 자기장을 제공합니다.
- MRI 기계 제조: 대부분의 MRI 자석은 안정적이고 강력한 자기장을 생성하여 환자에게 해를 끼칠 위험이 없기 때문에 강철로 만들어집니다.
- 나침반 바늘 만들기: 자성 강철은 나침반이 방향을 결정하는 데 도움이 되는 자침 제조에 강력하고 내구성이 있는 소재를 제공합니다.
- 자기 부상 트랙 제조: 대부분의 자기 선로는 강철로 만들어집니다. 왜냐하면 강철은 강하고 강력한 자기력을 생성하여 원활한 열차 탑승을 촉진할 수 있기 때문입니다.
- 철도 산업: 결정질 구조를 지닌 강철은 종종 강한 재료가 필요한 기차 바퀴 및 기타 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
추가 리소스:
마그네틱 스틸 – 출처 : 사이언스 다이렉트
스테인레스 스틸은 자석입니까? – 출처 : UMD
강철 융점 – 출처 : HM