순철
1. 개요
순철은 비중은 7.87이고 용융점은 1538℃이며 전기 분해법으로 제조한다.
철(Fe)'에 포함되어있는 탄소 함유랑이 0.02% 이하의 철을 순철이라고 부른다. 철의 이상적인 특성에 가장 가까운 철이며, 연하고 약해서 흔히 생각하는 (강)철의 이미지와는 다르다. 투자율이 높다는 특성이 있기는 하나 대부분의 실용적인 목적에는 더 튼튼한 전기강판이나 높은 투자율을 보이는 뮤 메탈 등의 합금이 사용되므로 일상에서 볼 일은 거의 없다.
2. 상세
지구상에서 100% 순수한 철이란 존재할 수 없다. 순수한 철을 얻으려면, 인공적으로 철(Fe) 원자만 따로 모은 후 철과 전혀 화학적 반응이 이루어지지 않는 재료로 만든 용기에 담아 두어야 한다. 실존하는 순수한 철은 우주에서 떨어진 운석에 포함된 운철이라는 것이 있다.
순철을 비롯한 철은 온도에 따라 조직의 변태가 일어나는데, 이것을 동소변태라고 부르며 이것을 통해 구분되는 서로 다른 상태를 동소체라고 한다. 동소변태를 간단히 설명하면 고체 상태에서 원자 배열이 변화하는 것인데, 철의 경우 알파철(α-Fe), 감마철(Γ-Fe), 델타철(δ-Fe)의 세 가지 상태(Phase)가 있다. 즉, 철의 상태는 '고체(알파철→감마철→델타철) → 액체 → 기체'로 구분할 수 있다. 이렇게 나눠놓은 이유는 온도의 변화에 따라 분자 결합구조가 바뀌어서 성질(자성, 내식성, 취성 및 경도, 인성과 연성, 부피 등)에 차이가 생기기 때문이다.
3. 상변태가 일어나는 온도경계
변태점으로 제시된 온도는 자료에 따라 몇 도씩 차이가 있는데, 측정오차도 있겠지만 하지만 그보다는 순철과 극저탄소강 구간에서는 이물질(탄소) 함량의 극소한 변화에도 변태점 온도가 영향을 크게 받기 때문이다. 일단 아래의 온도가 정확한 것은 아니며, 대략 탄소 함량 0.02% 이하 정도에서 얻어진 대표값으로, 대강 이 정도구나 하는 수준으로만 알아두자.
A1변태점 726℃ - 공석반응[1]
A2변태점[2] 768℃ - 자기변태(강자성체[3]→상자성체[4])
910℃미만 - 알파철, 체심입방격자(탄소강일 경우 페라이트)
A3변태점 910℃ - '''동소변태(알파철→감마철)'''
1400℃ 미만 - 감마철, 면심입방격자(탄소강일 경우 오스테나이트)
A4변태점 1400℃ - '''동소변태(감마철→델타철)'''
1538℃ 미만 - 델타철-체심입방격자
1538℃ 이상 - 액체
4. 기타
월드 오브 워크래프트의 드레노어 행성에서 순철 광맥이 나오면서 검은바위 광맥과 함께 채광 숙련 1부터 채광이 가능하다. 아웃랜드의 주요 광석인 지옥무쇠와 아다만타이트 광맥이 철과 관계가 있는 걸 생각하면 드레노어가 아웃랜드로 변하면서 기존의 순철와 검은바위 역시 변질된 걸지도 모른다.
5. 참조 항목
[1] 뻥 좀 보태서 탄소강 열처리의 알파와 오메가가 바로 이 공석반응이다. 다시 말해, '''이물질이 섞이지 않은 순철과는 무관'''하다.[2] '퀴리점'이라고도 함.[3] 자석에 붙였다 뗀 후 자성이 남는 성질.[4] 자석에 붙기는 하나 떼면 자성이 사라지는 성질.