중탄소강의 표면
Carbonized Steel
1. 개요
강철의 한 종류. 철기 시대가 시작되면서부터 지금까지도 사용되고 있는 가장 오래된 금속 재료 중 하나다. 탄소 함유량이 0.03% 이하인 순수한 철을 순철이라 부르며, 잘 찌그러지고 강도가 약하다. 그래서 이 순철에 탄소를 넣어 철의 강도를 높인 합금. 여기에 추가로 크롬 같은 특정 성분들을 섞으면 스테인리스강 같은 특수강(또는 합금강)이 되며, 내부식성 등의 추가적인 강점들도 얻을 수 있지만 그만큼 비싸지기 때문에 대량생산하는 제품들에는 여전히 탄소강이 널리 쓰인다.탄소함유량 0.02wt%C[1] 이상(아공석강)부터 6.67wt%C(시멘타이트조직) 정도까지의 탄소 함유량을 가지는 금속조직으로 구성된 강을 통칭하는 명칭으로, 세부적으로는 탄소 함유량에 따라 저탄소강(<0.3wt%C), 중탄소강(0.3~0.5wt%C), 고탄소강(>0.5wt%C)으로 나누며, 대체적으로 가장 기본적으로 널리 쓰이는 금속재료이다.
담금질을 거친 중탄소강의 표면.
탄소강 자체적으로는 단독으로 쓰기에 단점이 많기 때문에 열처리와 같은 후처리과정을 통해 필요한 정도의 강도와 성질을 바꿔서 사용하며, 후처리를 거쳐 생산된 탄소강재는 기계의 프레임, 부속, 공구 등의 다양한 분야에 널리 사용된다. 다만 이렇게 열처리된 탄소강도 녹에는 상당히 취약하므로[2], 탄소강으로 만들어진 물건을 가지고 있다면 녹 관리에 특히 신경을 써줄 필요가 있다. 대부분의 탄소강 제품은 이런 특성 때문에 겉에 녹 방지용 코팅을 씌우곤 한다.
이렇게 놓고 보면 스테인리스강보다 나을 게 없어보이지만, 탄소강은 유연성, 즉 인성이 강하기 때문에 스테인리스강으로 만들면 스스로의 경도를 견디지 못하고 깨질 구조의 물건들을[3] 만드는데 주로 사용된다.
또한 탄소강 칼날이 스테인리스 칼날보다 절삭력이 더 좋은 것처럼 느껴지는 측면도 있다. 한국에서도 주부들이 식칼에 대해 말할 때 흔히 "요즘 식칼보다 옛날 무쇠칼이 더 잘 들더라"라는 말이 나오는데, 이 무쇠칼의 주재료가 바로 탄소강이다. 헌데 이 절삭력에 대한 부분은 실제로는 좀 복잡한 사정이 있으며, 자세한 것은 재질에 따른 절삭력에 대한 오해와 실제 문서 참조.
스칸디나비아지역의 바이킹들이 칼에 맹수들의 영혼을 집어넣는다는 주술적인 의미로 검의 표면을 열처리할때 뼛가루를 같이 넣었다는 가설이 있는데 이 뼛가루 때문에 최초의 탄소강이 만들어졌다는 가설이 있다. 다만 이 가설의 출처는 Iron age myth and Materiality라는 제목의 2011년 출판된 책 하나뿐이라 신빙성은 없다. 다만 뼛가루가 아닌 불타남은 석탄이나 재를 이용했을 가능성은 높다고 한다.
2. 스테인리스강과 대비되는 의미로서의 탄소강
한편 도검업계나 조리사들 사이에서는 조금 다른 의미로 '스테인리스강이 아닌 나머지 모든 강재'를 탄소강이라 부르기도 한다. 이 경우 나이오븀, 바나듐, 텅스텐 등이 들어간 합금강이라도 어쨌든 크롬 함량이 12%를 넘지 않아 녹슬 우려가 있으면 탄소강으로 분류된다. 당연히 엄밀한 과학적 분류는 아니며 일종의 업계의 관행에 가깝다. 자세한 내용은 현대의 도검용 강재 문서 참조.3. 관련 문서
[1] weight percentage of carbon, 금속 무게에서의 탄소의 무게비율[2] 심한 종류는 물에 넣자마자 녹이 스는 것도 있다.[3] 대표적으로는 길고 얇게 만들어야 하는 장검류가 있다. 칼날 길이가 50 cm를 넘는 대형 도검을 만들 경우, 스테인리스강은 어지간한 하이엔드 강재가 아니면 탄소강만큼 충격을 버티지 못하기 때문에, 절대다수의 장검류는 1055이나 그 이하급의 견고하고 유연한 탄소강으로 만들어진다.