무쇠

무쇠는 철에 다량의 탄소가 포함된 합금으로, 일반적으로 탄소 함량이 2%에서 4.5% 사이인 것을 의미한다. 주철(鑄鐵)이라고도 불리며, 강철과 구분된다. 강철은 탄소 함량이 2% 미만이다. 무쇠는 녹는점이 비교적 낮아 쇳물을 거푸집에 부어 다양한 형태의 제품으로 주조하기가 매우 용이하다는 특징이 있다.

특징

무쇠는 강철에 비해 다음과 같은 특징을 갖는다.

• 높은 탄소 함량: 탄소의 대부분은 철과 결합하여 시멘타이트(Fe₃C) 형태로 존재하거나, 독립된 흑연 형태로 존재한다.
• 낮은 녹는점: 순철(1538°C)이나 강철보다 낮은 약 1150°C ~ 1250°C 범위에서 녹는다.
• 우수한 주조성: 유동성이 좋고 응고 수축이 적어 복잡한 형태의 제품 생산에 적합하다.
• 높은 취성: 탄소 함량이 높아 충격에 약하고 깨지기 쉽다. (특히 백주철)
• 높은 압축 강도: 누르는 힘에 대해서는 강하다.
• 우수한 열 전도 및 보존: 열을 잘 흡수하고 오래 유지하는 성질이 있다.
• 가공 경도: 절삭 가공이 어렵지만, 종류에 따라 차이가 있다.

종류

탄소가 존재하는 형태에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

• 회주철 (Grey Cast Iron): 탄소가 주로 흑연 조각 형태로 존재하며, 단면이 회색을 띤다. 가장 흔한 종류로, 주조성과 가공성이 양호하다. 진동 흡수 능력이 뛰어나 기계 베드 등에 사용된다.
• 백주철 (White Cast Iron): 탄소가 주로 시멘타이트 형태로 존재하며, 단면이 백색을 띤다. 매우 단단하고 취성이 크다. 마모 저항성이 필요한 곳에 사용되거나 가단주철 제조의 재료로 사용된다.
• 가단주철 (Malleable Cast Iron): 백주철을 열처리하여 시멘타이트를 분해하여 흑연을 덩어리 형태로 분산시킨 것이다. 백주철보다 연성과 강도가 향상된다.
• 구상흑연주철 (Ductile Cast Iron / Nodular Cast Iron): 흑연을 구형(구슬 형태)으로 만들어 강도와 연성을 크게 향상시킨 주철이다. 연성이 강철에 가깝고 주조성도 좋아 기계 부품 등 폭넓게 사용된다.

용도

무쇠는 그 특성 덕분에 다양한 분야에서 활용된다.

• 주방 용품: 냄비, 프라이팬 등 열을 오래 보존해야 하는 조리 기구에 사용된다.
• 기계 부품: 엔진 블록, 실린더 라이너, 파이프, 기어, 펌프 부품 등 강성과 내마모성이 요구되는 부품에 사용된다.
• 건축 및 토목: 하수도 뚜껑(맨홀 뚜껑), 파이프, 구조물 부재 등에 사용된다.
• 산업 설비: 각종 산업 기계의 주조 부품으로 활용된다.
• 기타: 저울 추, 장식품 등에도 사용된다.