철금속과 비철금속의 종류와 차이점

철 금속과 비철 금속을 구별하는 것은 정밀 부품 제조, 건설 또는 금속 가공에 필수적입니다. 철 함량이 특징인 철 금속은 탁월한 강도, 내구성 및 자기 특성을 제공하여 중공업 및 인프라 프로젝트에서 매우 중요합니다.

 

대조적으로, 철을 포함하지 않는 비철금속은 가볍고 내식성 및 우수한 전기 전도성으로 인해 가치가 있어 항공 우주, 전자 및 배관 응용 분야에 이상적입니다. 

 

1. 철 금속이란?

철 금속은 주성분으로 철을 함유하고 있습니다. 이 금속은 강도와 내구성으로 유명하여 건설, 자동차 및 제조 산업에서 인기가 있습니다. 가장 일반적인 철 금속에는 강철, 주철 및 연철이 포함됩니다. 특히 강철은 철과 탄소의 합금으로 인장 강도와 경도가 높아 건축 구조물, 교량 및 기계에 광범위하게 사용됩니다.

 

철 금속의 독특한 특징은 모터 및 전기 제품과 같은 다양한 응용 분야에 중요한 자기 특성입니다. 이 자기 특성은 주로 이러한 금속의 철 함량 때문입니다. 그러나 철 금속의 한 가지 단점은 습기와 산소에 노출되면 녹슬는 경향이 있다는 것입니다. 이러한 부식에 대한 민감성은 철이 산화되어 녹을 형성하기 때문에 발생합니다. 이를 방지하기 위해 철 금속은 종종 아연 도금 또는 페인팅과 같은 보호 처리를 거쳐 환경 요인에 대한 내성을 향상시킵니다.

 

기계적 특성 외에도 철 금속은 재활용 가능성으로 인해 가치가 있으며, 이는 많은 양의 원자재를 소비하는 산업에서 지속 가능한 관행을 지원합니다. 강도, 자기 특성 및 재활용 가능성의 조합은 철 금속을 다양한 기술 및 산업 발전에서 가치있게 만듭니다.

 

 

 

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2. 비철금속이란?

비철금속은 주성분으로 철을 포함하지 않는 금속입니다. 부식에 대한 높은 저항성, 경량 및 우수한 전도성을 포함하는 다양한 특성으로 인해 높이 평가됩니다. 비철금속의 예로는 알루미늄, 구리, 납, 아연, 금, 은과 같은 귀금속 등이 있습니다.

 

비철금속의 두드러진 특성 중 하나는 녹과 내식성으로 습기와 열악한 환경에 노출되는 응용 분야에 이상적입니다. 예를 들어, 알루미늄은 가볍고 높은 강도 대 중량 비율로 인해 항공 우주 및 운송 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 전기 전도성이 우수한 것으로 알려진 구리는 전기 배선 및 전자 부품에서 중요한 재료입니다.

 

비철금속은 또한 비자성 특성이 특징이며, 이는 자기 간섭을 피해야 하는 특정 응용 분야에 필수적입니다. 이러한 금속은 종종 철 금속보다 가단성이 높고 연성이 있어 다양한 제품으로 쉽게 성형하고 성형할 수 있습니다.

 

비철금속의 또 다른 중요한 장점은 재활용성입니다. 알루미늄 및 구리와 같은 금속은 특성을 잃지 않고 반복적으로 재활용할 수 있어 지속 가능한 관행을 지원하고 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 내식성, 전도성, 경량 및 재활용성의 고유한 조합으로 인해 비철금속은 항공우주, 전자, 건설 및 재생 에너지를 포함한 다양한 산업에서 매우 중요합니다.

 

 

 

 

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3. 철금속의 종류

철 금속은 각각 고유한 특성과 응용 분야를 가진 다양한 재료를 포함합니다. 철 금속의 주요 종류는 다음과 같습니다.

 

1) 강철

강철은 주로 철과 탄소로 만들어진 합금입니다. 그것은 높은 인장 강도, 내구성 및 다양성으로 인해 가장 널리 사용되는 철 금속 중 하나입니다. 강철에는 다음과 같은 여러 유형이 있습니다.

• 탄소강에는 경도와 강도에 영향을 미치는 다양한 양의 탄소가 포함되어 있습니다. 그것은 일반적으로 건설 및 제조에 사용됩니다.
• 스테인리스강에는 내식성이 우수한 크롬이 포함되어 있습니다. 주방용품, 의료 기기 및 건설에 사용됩니다.
• 합금강에는 니켈, 바나듐 및 텅스텐과 같은 추가 원소가 포함되어 특정 특성을 향상시킵니다. 자동차 부품 및 기계와 같은 특수 응용 분야에 사용됩니다.

 

2) 주철

주철은 철, 탄소 및 규소의 합금입니다. 그것은 우수한 캐스터빌리티, 압축 강도 및 내마모성으로 유명합니다. 주철은 일반적으로 다음과 같은 중장비 응용 분야에 사용됩니다.

• Gray Cast Iron은 흑연 플레이크가 특징이며, 이는 우수한 가공성과 내마모성을 제공합니다. 엔진 블록, 파이프 및 조리기구에 사용됩니다.
• 연성 철에는 소량의 마그네슘이 포함되어 있어 회주철보다 유연하고 충격에 강합니다. 자동차 부품, 파이프 및 기계에 사용됩니다.

 

3) 연철

연철은 고도로 정제되며 탄소 함량이 일반적으로 0.08% 미만으로 매우 낮습니다. 연성, 가단성 및 부식에 대한 저항성으로 알려져 있어 장식 및 건축 응용 분야에 이상적입니다. 역사적으로 연철은 불순물을 제거하기 위해 반복적인 가열과 망치질을 포함하는 노동 집약적인 공정을 통해 생산되었으며, 그 결과 강도와 내구성을 향상시키는 섬유 구조를 가진 재료가 되었습니다.

 

4) 공구강

공구강은 경도, 내마모성 및 절삭날을 유지하는 능력으로 알려진 탄소 및 합금강의 일종입니다. 그것은 공구와 거푸집의 제조에서 사용됩니다. 일반적으로 다음과 같이 분류됩니다.

• 고속도강(HSS)은 고온에서 경도를 유지하므로 절삭 공구 및 드릴에 이상적입니다. HSS는 전동 톱날 및 드릴 비트 생산에 널리 사용됩니다.
• 다이 스틸: 인성과 내마모성으로 인해 다이캐스팅 및 금형에 사용됩니다. 이러한 유형의 공구강은 오래 지속되는 성능이 필요한 고정밀 금형 및 금형을 만드는 데 필수적입니다.

 

 

 

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4. 비철금속의 종류

비철금속은 부식에 대한 저항성, 경량 및 우수한 전도성과 같은 고유한 특성으로 알려져 있습니다. 비철금속의 주요 종류는 다음과 같습니다.

 

1) 알루미늄

알루미늄은 가볍고 가단하며 부식에 강한 금속입니다. 다양성과 재활용성으로 인해 가장 널리 사용되는 비철금속 중 하나입니다.

 

2) 구리

구리는 전기 및 열 전도성이 우수한 것으로 알려져 있습니다. 또한 가단성과 연성이 있어 작업하기 쉽습니다.

 

3) 납

납은 부식과 방사선에 대한 저항성이 높은 밀도가 높고 가단성 금속입니다. 건강 문제로 인해 사용이 감소했지만 배터리, 방사선 차폐 및 건설과 같은 특정 응용 분야에서는 여전히 필수적입니다.

 

4) 아연

아연은 아연 도금을 통해 다른 금속을 보호하는 데 자주 사용되는 내식성 금속입니다. 또한 아연 도금, 합금 및 아연-탄소 배터리에도 사용됩니다.

 

5) 니켈

니켈은 산화 및 부식에 대한 내성으로 알려진 복잡한 연성 금속입니다. 그것은 일반적으로 스테인레스 스틸 제조, 전자 및 도금에 사용됩니다.

 

6) 타이타늄

티타늄은 강하고 가벼우며 부식에 강한 금속입니다. 항공 우주 산업, 의료 기기 및 해양 응용 분야에서 높은 가치를 지닙니다.

 

7) 금

금은 가단성, 전도성 및 변색에 대한 저항성으로 알려진 귀금속입니다. 그것은 보석 제작, 전자 제품 및 투자에 광범위하게 사용됩니다.

 

8) 은

은은 전기 및 열 전도성이 높은 또 다른 귀금속입니다. 그것은 보석, 은제품 및 의료 응용 분야에 사용됩니다.

 

 

 

 

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5. 철과 비철 금속의 차이점

 

철 금속과 비철 금속의 차이점을 이해하는 것은 특정 응용 분야에 적합한 재료를 선택하는 데 필수적입니다. 여기에서는 다양한 기능을 기반으로 두 가지 유형의 금속을 비교합니다.

 

1) 구성

• 철 금속: 철을 주성분으로 함유합니다. 일반적인 예로는 강철, 주철 및 연철이 있습니다.
• 비철금속: 주성분으로 철을 함유하지 않습니다. 예를 들어 알루미늄, 구리, 납, 아연, 금, 은과 같은 귀금속이 있습니다.

 

2) 내식성

• 철 금속: 철의 존재로 인해 철 금속은 일반적으로 특히 습기와 산소에 노출될 때 녹과 부식이 더 쉽습니다. 그러나 스테인리스강과 같은 일부 철 합금은 부식에 매우 강하도록 설계되었습니다.
• 비철금속: 일반적으로 부식에 더 강합니다. 알루미늄, 구리 및 티타늄과 같은 금속은 녹과 산화에 대한 저항성이 뛰어난 것으로 알려져 있어 열악한 환경과 실외 응용 분야에 적합합니다.

 

3) 자기 특성

• 철 금속: 대부분의 철 금속은 자성이므로 전기 모터 및 변압기와 같이 자기가 필요한 응용 분야에 유용합니다.
• 비철금속은 일반적으로 비자성입니다. 이 기능은 자기 간섭을 피해야 하는 전자 및 전기 응용 분야에 매우 중요합니다.

 

4) 밀도와 무게

• 철 금속은 밀도가 높고 무거운 경향이 있습니다. 이 고밀도는 강도와 내구성을 제공하여 구조적 응용 분야에 적합합니다.
• 비철금속은 일반적으로 무게가 더 가볍습니다. 예를 들어, 알루미늄과 티타늄은 중량 대비 강도가 높기 때문에 항공 우주 및 자동차 산업에서 선호됩니다.

 

5) 전기 및 열 전도성

• 철 금속은 대부분의 비철 금속보다 전기 및 열 전도성이 낮기 때문에 높은 전도성이 필요한 응용 분야에서의 사용이 제한됩니다.
• 비철금속은 일반적으로 우수한 전기 및 열 전도성을 나타냅니다. 예를 들어, 구리는 우수한 전도성으로 인해 전기 배선 및 부품에 널리 사용됩니다.

 

6) 힘과 내구성

• 철 금속: 높은 인장 강도와 내구성으로 알려져 있습니다. 특히 철강은 높은 응력과 변형을 견딜 수 있는 능력으로 인해 건설, 인프라 및 중장비에 광범위하게 사용됩니다.
• 비철금속: 티타늄과 같은 일부 비철금속은 고체이지만 알루미늄과 같은 다른 금속은 적당한 강도와 경량 특성 때문에 선택됩니다. 비철금속은 강도와 무게 사이의 균형이 필요한 경우에 자주 사용됩니다.

 

7) 가단성과 연성

• 철 금속은 일반적으로 비철 금속보다 가단성과 연성이 적습니다. 그러나 특정 철 합금은 이러한 특성을 개선하기 위해 설계할 수 있습니다.
• 비철금속은 일반적으로 가단성과 연성이 더 높아 성형 및 성형이 더 쉽습니다. 이러한 특성은 단조, 압연 및 압출과 같은 광범위한 금속 가공이 필요한 제조 공정에 도움이 됩니다.

 

8) 비용

• 철 금속은 일반적으로 산업 응용 분야에서 풍부하고 광범위하게 사용되기 때문에 저렴합니다. 철광석의 광범위한 가용성은 철 금속을 대규모 프로젝트에 비용 효율적으로 만듭니다.
• 비철금속은 상대적인 희소성과 복잡한 추출 과정이 필요하기 때문에 종종 더 비쌉니다. 금과 은과 같은 귀금속은 특히 비싸고 알루미늄 및 구리와 같은 다른 금속은 일반 철금속보다 가격이 높습니다.

 

9) 재활용 및 지속 가능성

• 철 금속은 재활용률이 높습니다. 예를 들어, 강철은 전 세계적으로 가장 많이 재활용되는 재료 중 하나로, 환경에 미치는 영향과 자원 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
• 비철금속: 이들은 또한 재활용률이 높으며 알루미늄 및 구리와 같은 많은 비철금속은 특성을 잃지 않고 반복적으로 재활용됩니다. 이것은 지속 가능한 관행을 촉진하는 데 가치가 있습니다.

 

10) 스파크 테스트(차별화 테스트)

• 철 금속: 그라인더를 가하면 철 금속은 많은 스파크를 생성합니다. 스파크의 색상과 패턴은 또한 철 금속의 유형에 대한 정보를 제공할 수 있습니다.
• 비철금속: 비철금속은 일반적으로 연마할 때 스파크를 생성하지 않습니다. 이것은 철 금속과 비철 금속을 구별하는 신뢰할 수 있는 테스트입니다.

 

 

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철 금속과 비철 금속의 차이점을 요약하면 다음과 같습니다. 

특징	철 금속	비철금속
구성	주성분으로 철을 함유하고 있습니다	주성분으로 철분을 포함하지 않습니다.
내식성	녹과 부식이 발생하기 쉬우며 스테인리스강과 같은 합금을 제외하고는	부식에 매우 강함
자기 특성	대부분은 자성입니다.	일반적으로 비자성
밀도와 무게	더 조밀하고 더 무겁습니다.	가볍습니다.
전기 전도성	낮은 전도성	더 높은 전도성
힘과 내구성	높은 인장 강도 및 내구성(예: 강철)	다양하며, 일부는 강하고 가볍고(예: 티타늄), 다른 일부는 보통(예: 알루미늄)입니다.
가단성과 연성	가단성이 떨어지고 연성이 있지만 일부 합금은 이러한 특성을 향상시킵니다.	더 가단성과 연성, 형성하기 쉽습니다.
비용	일반적으로 저렴	희소성과 복잡한 추출로 인해 더 비싼 경우가 많습니다(예: 금, 구리).
재활용 및 지속 가능성	높은 재활용성	재활용성이 높고 특성을 유지합니다.
차별화 테스트 (Spark 테스트)	지면이 닿을 때 많은 양의 스파크를 생성합니다.	일반적으로 스파크는 연마할 때 생성되지 않습니다.

 

 

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6. 철 금속의 응용 분야

 

다음은 철 금속의 세 가지 일반적인 용도입니다.

1) 건축

철금속, 특히 철강은 건설 산업에서 중요한 역할을 합니다. 강철은 높은 인장 강도와 무거운 하중을 견딜 수 있는 능력으로 인해 고층 빌딩, 교량 및 주거용 건물을 포함한 건물 구조물에 광범위하게 사용됩니다. 콘크리트와 철근을 결합한 철근 콘크리트는 내구성 있고 탄력적인 인프라를 구축하기 위한 표준 재료이기도 합니다.

 

2) 자동차 산업

자동차 산업은 다양한 부품을 제조하기 위해 철 금속에 크게 의존합니다. 강철은 내구성과 충돌 저항성 때문에 자동차 프레임, 차체 패널 및 엔진 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 주철은 일반적으로 엔진 블록, 브레이크 로터 및 서스펜션 부품에 사용되며 이러한 중요한 부품에 필요한 강도와 내마모성을 제공합니다.

 

3) 제조 및 기계

철 금속은 도구, 기계 및 산업 장비를 생산하기 위한 제조 부문에서 필수적입니다. 경도와 내마모성으로 유명한 공구강은 절삭 공구, 금형 및 금형을 제조하는 데 사용됩니다. 철 금속의 내구성과 강도는 광업, 농업 및 제조 산업에서 사용되는 중장비 기계 및 장비에 이상적입니다.

 

6. 비철금속의 응용 분야

다음은 비철금속의 4가지 주요 용도입니다.

1) 항공우주 산업

항공우주 산업은 알루미늄 및 티타늄과 같은 비철금속에 크게 의존합니다. 알루미늄의 가볍고 강도 대 중량 비율이 높아 항공기 구조물에 이상적이며 전체 중량을 줄이고 연료 효율성을 향상시킵니다. 티타늄은 뛰어난 강도, 내식성 및 극한의 온도를 견딜 수 있는 능력으로 인해 제트 엔진, 랜딩 기어 및 기체 부품에 사용됩니다.

 

2) 전기 및 전자

비철금속, 특히 구리는 전기 및 전자 산업에서 매우 중요합니다. 구리의 우수한 전기 전도성은 전기 배선, 회로 기판 및 커넥터에 선호되는 재료입니다. 또한 알루미늄은 송전선로에 사용됩니다. 동시에 금과 은과 같은 귀금속은 우수한 전도성과 내식성으로 인해 고성능 전자 부품 및 커넥터에 사용됩니다.

 

3) 배관 및 HVAC 시스템

구리 및 알루미늄과 같은 비철금속은 배관 및 HVAC(난방, 환기 및 공조)에 광범위하게 사용됩니다. 구리 파이프 및 피팅은 내구성, 내식성 및 항균 특성으로 인해 선호되어 음용수 시스템에 이상적입니다. 알루미늄은 열교환기 및 에어컨 코일과 같은 부품의 HVAC 시스템에 사용되며 열전도율과 경량 특성의 이점을 누릴 수 있습니다.

소비재 및 주얼리

비철금속은 소비재 및 보석 생산에 널리 사용됩니다. 비반응성 및 경량 특성으로 인해 알루미늄은 조리기구, 캔 및 포장재와 같은 가정 용품 제조에 사용됩니다. 금과 은과 같은 귀금속은 고급 보석 및 장식품을 만드는 데 매우 가치가 있습니다. 이 금속은 또한 동전 및 수집 가능한 품목에 사용되어 미적 매력과 내구성을 활용합니다.

 

 

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