개재물·편석
Inclusion / Segregation
정의
개재물은 용강 중 산화물·황화물 등이 강 내부에 남은 비금속 입자이고, 편석은 응고 과정에서 성분이 국부적으로 농화되는 불균일이다. 둘 다 피로 파괴·가공 크랙·판재 결함의 근원이 된다.
자세한 설명
비금속 개재물은 탈산 생성물(알루미나 등), 슬래그·내화물 혼입물, 황화망간 등으로 생기며, 크기·형태·분포에 따라 해악이 다르다. 굵은 경질 개재물은 피로 균열의 기점이 되어 베어링·스프링 수명을 지배하고, 연신된 황화물은 압연 방향 직각의 인성·수소유기균열 저항을 떨어뜨린다. 청정강 기술은 2차 정련과 연주 보호주조(무산화 주조)로 개재물의 절대량을 줄이고, 칼슘 처리로 형태를 무해화하는 방향으로 발전해 왔다.
편석은 응고 시 용질 원소(탄소·망간·인·황)가 마지막 응고부에 몰리는 현상으로, 연주 주편 중심부에 띠 형태로 남는 중심 편석이 대표적이다. 압연해도 없어지지 않고 판·봉의 중심에 경질대로 남아, 후판의 라멜라테어·UT 불합격, 라인파이프의 수소유기균열, 선재 신선 단선의 원인이 된다. 연주에서 전자교반·경압하로 억제하는 것이 근본 대책이다.
규격 체계로는 개재물 청정도 평가(KS D 0204, ASTM E45 등)와 편석 등급 판정(설퍼프린트, 매크로 에치)이 있으며, 고급강 구매 사양에는 이들 등급 상한이 명시된다.
실무 예시
베어링강(STB2급)은 전산소 함량 10ppm 이하로 관리해도 수십 마이크로미터급 개재물 하나가 조기 박리(플레이킹)를 일으킬 수 있어, 초음파 대면적 검사로 대형 개재물 빈도를 보증하는 사양이 쓰인다. 사워가스용 라인파이프 후판은 중심 편석 저감을 위해 인 0.010% 이하, 황 0.002% 이하 같은 극한 성분 규제를 건다.
실무 포인트
- 피로 임계 부품(베어링·스프링·고장력 볼트)은 청정도 등급을 규격으로 지정한다 — 일반재와 가격이 달라도 수명 리스크가 우선이다.
- 두께 방향 인장이 걸리는 용접 구조는 황 저감재·Z방향 보증재로 라멜라테어를 예방한다.
- 중심 편석은 가공에서 없앨 수 없다. 절단면 크랙·신선 단선이 반복되면 소재 로트의 매크로 검사를 요구한다.
- 개재물성 표면 결함(슬리버)은 밀 귀책 판정이 가능한 항목이다. 결함 시료를 보존해 성분 분석으로 근원을 추적한다.