공구강

Tool steel
Tool steels, data and tables appertaining to electric tool steels (1918) (14597078767).jpg
강철
Разливка жидкого чугуна.jpg
단계
미세 구조
반
기타 철기 재료

공구강은 절삭공구, 금형, 수공구, 칼 등을 포함하여 공구 및 공구 제작에 특히 적합한 다양한 탄소강 및 합금강입니다.이 제품의 적합성은 독특한 경도, 내마모성 및 변형성, 높은 온도에서 절삭날 유지 능력에서 비롯됩니다.그 결과 공구강은 절단, 가공, 스탬프, 단조 등의 다른 재료의 성형에 적합하다.

탄소 함량이 0.5%에서 1.5% 사이인 공구강은 필요한 품질을 생산하기 위해 신중하게 제어된 조건에서 제조됩니다.탄화물의 매트릭스 내 존재는 공구강 품질에서 지배적인 역할을 합니다.공구강에서 탄화물을 형성하는 4대 합금 원소는 텅스텐, 크롬, 바나듐 및 몰리브덴입니다.서로 다른 탄화물이 철의 오스테나이트 형태로 용해되는 속도는 강철의 고온 성능을 결정합니다(더 느림, 내열성 강철이 됨).이러한 [1]강철의 적절한 열처리는 적절한 성능을 위해 중요합니다.물 담금질 시 균열 가능성을 최소화하기 위해 망간 함량을 낮게 유지하는 경우가 많습니다.

공구강에는 경화, 냉간 가공, 내충격, 고속, 열간 가공 및 특수 용도의 6가지 그룹이 있습니다.선택할 그룹의 선택은 비용, 작업 온도, 필요한 표면 경도, 강도, 내충격성 및 인성 [2]요건에 따라 달라집니다.서비스 조건(높은 온도, 연마성, 부식성, 하중)이 심할수록 공구 강철에 필요한 합금 함량과 그에 따른 탄화물 양이 높아집니다.

공구강은 금속 및 기타 재료의 절단, 프레스, 압출 및 코이닝에 사용됩니다.툴링에 사용하는 것은 필수적입니다. 예를 들어 사출 금형은 내마모성을 위해 공구강을 필요로 합니다. 이는 평생 수십만 번의 몰딩 작업을 가능하게 하는 금형 내구성의 중요한 기준입니다.

공구강의 AISI-SAE 등급은 공구강의 다양한 등급 식별에 사용되는 가장 일반적인 척도입니다.등급 내의 개별 합금에는 A2, O1 등의 번호가 부여됩니다.

수경화군

W-group 공구강은 물을 담금질해야 한다는 정의적 특성에서 이름을 따왔습니다.W 등급강은 기본적으로 고탄소 평탄강입니다.이 공구강 그룹은 다른 공구에 비해 비용이 저렴하기 때문에 가장 일반적으로 사용되는 공구강입니다.고온에 도달하지 않는 부품 및 용도에 적합하며, 150°C(302°F)가 넘으면 현저하게 부드러워지기 시작합니다.경화성이 낮기 때문에 W-group 공구강은 물을 사용해야 하는 빠른 담금질을 해야 합니다.이러한 강철은 높은 경도(HRC 66 이상)에 도달할 수 있으며 다른 공구 강철에 비해 다소 부서지기 쉽습니다.W-스틸은 특히 스프링용으로 여전히 팔리고 있지만, 19세기와 20세기 초에 비해 훨씬 덜 널리 쓰이고 있다.이는 부분적으로 W-스틸이 오일 담금질 또는 공기 경화강보다 담금질 중에 훨씬 더 많이 뒤틀리고 갈라지기 때문입니다.

W-group 공구강은 망간, 실리콘 및 몰리브덴 합금으로 인성을 높입니다.바나듐의 최대 0.20%는 열처리 시 미세한 입자 크기를 유지하기 위해 사용됩니다.

다양한 탄소 조성에 대한 일반적인 적용은 W-스틸에 대한 것입니다.

  • 0.60~0.75% 탄소: 기계 부품, 끌, 나사. 특성은 인성과 내충격성이 뛰어난 중간 경도를 포함합니다.
  • 0.76–0.90% 탄소: 단조 금형, 해머 및 썰매.
  • 0.91–1.10% 탄소: 래프, 드릴, 커터 및 전단 블레이드와 같이 내마모성과 인성의 균형을 잘 맞춰야 하는 범용 공구 애플리케이션.
  • 1.11 – 1.30% 탄소: 파일, 작은 드릴, 선반 공구, 면도날 및 기타 내마모성이 큰 인성 없이 요구되는 경량 애플리케이션.약 0.8%C의 강철은 탄소가 많은 강철만큼 단단하지만 1% 또는 1.25%의 탄소강 안에 있는 유리 탄화철 입자는 가장자리를 더 잘 잡아줍니다.그러나 산성이거나 염분이 많은 물질을 자르는 데 사용하면 가는 가장자리가 닳는 것보다 빨리 녹슬게 될 수 있습니다.

냉간 작업 그룹

냉간 가공 공구강에는 O 시리즈(오일 경화), A 시리즈(공기 경화) 및 D 시리즈(고탄소 크롬)가 있습니다.저온에서 재료를 절단하거나 성형하는 데 사용되는 강철입니다.이 그룹은 높은 경화성 및 내마모성과 평균 인성 및 내열성을 가지고 있습니다.경화 시 변형이 최소가 되는 대형 부품 또는 부품 생산에 사용됩니다.오일 담금질 및 공기 경화를 사용하면 왜곡을 줄이고 빠른 물 담금질로 인한 높은 스트레스를 피할 수 있습니다.이러한 강철에는 수경화 등급에 비해 더 많은 합금 원소가 사용됩니다.이러한 합금은 강철의 경화성을 증가시키므로 덜 심각한 담금질 공정을 필요로 하며 그 결과 균열이 발생할 가능성이 낮아집니다.그것들은 표면 경도가 높고 칼날을 만드는 데 자주 사용된다.유경화 등급의 가공성은 높지만 탄소-크롬 유형이 높은 경우에는 낮습니다.

오일 경화: O 시리즈

이 시리즈에는 O1형, O2형, O6형 및 O7형이 포함됩니다.이 그룹에 속하는 모든 강철은 일반적으로 800°C에서 경화되고 오일을 급랭한 다음 200°[3][4][5][6][7]C 미만에서 담금질됩니다.

등급. 구성. 메모들
O1 0.90% C, 1.0~1.4% Mn, 0.50% Cr, 0.50% W, 0.30% Si, 0.20% V 게이지, 절삭공구, 목공구, 칼 등에 사용되는 냉간 가공강.일반적으로 Rc61-63에서 사용되는 66HRC로 강화될 수 있습니다.바나듐은 옵션입니다.Arne,[8] SKS3, 1.2510 및 100MnCrW4로도 판매되고 있습니다.
O2 0.90% C, 1.5~2.0% Mn, 0.30% Cr, 0.30% Si, 0.15% V 게이지, 절삭공구, 목공구, 칼 등에 사용되는 냉간 가공강.일반적으로 Rc61-63에서 사용되는 66HRC로 강화될 수 있습니다.1.2842 및 90MnCrV8로도 [9]판매되고 있습니다.
O6 1.45% C, 1.0% Mn, 1.0% Si, 0.3% Mo 금속간 슬라이딩 마모 및 내마모성이 뛰어난 냉간 가공 흑연강.일반적으로 캠, 부싱, 슬리브, 아보르, 성형 롤, 전단 블레이드, 펀치, 다이 및 [10]가이드에 사용됩니다.

공기 경화: A 시리즈

최초의 공기 경화용 공구강은 당시 공기 경화강으로 알려진 머셰트강이었다.

최신 공기 경화강은 크롬 함량이 높기 때문에 열처리 시 왜곡이 적은 것이 특징입니다.가공성이 뛰어나고 내마모성과 인성(즉, D 등급과 내충격 [11]등급 사이)의 균형이 잡혀 있습니다.

등급. 구성. 메모들
A2[12] 1.0% C, 1.0% Mn, 5.0% Cr, 0.3% Ni, 1.0% Mo, 0.15~0.50% V 일반적인 범용 공구강으로, 가장 일반적으로 사용되는 다양한 공기 경화강입니다.펀치와 성형, 금형 트리밍, 나사 압연 금형 및 사출 성형 [11]금형에 일반적으로 사용됩니다.
A3[13] 1.25% C, 0.5% Mn, 5.0% Cr, 0.3% Ni, 0.9~1.4% Mo, 0.8~1.4% V
A4[14] 1.0% C, 2.0% Mn, 1.0% Cr, 0.3% Ni, 0.9~1.4% Mo
A6[15] 0.7% C, 1.8~2.5% Mn, 0.9~1.2% Cr, 0.3% Ni, 0.9~1.4% Mo 이 유형의 공구강은 비교적 낮은 온도(오일 경화 유형과 거의 동일한 온도)에서 공기 경화되며 치수적으로 안정적입니다.따라서 극한의 내마모성이 필요하지 않지만 높은 [11]안정성을 필요로 하는 다이스, 성형 공구, 게이지에 일반적으로 사용됩니다.
A7[16] 2.00~2.85% C, 0.8% Mn, 5.00~5.75% Cr, 0.3% Ni, 0.9~1.4% Mo, 3.9~5.15% V, 0.5~1.5 W
A8[17] 0.5~0.6%, Mn 0.5%, Cr 4.75~5.50%, Ni 0.3%, Mo 1.15~1.65%, 1.0~1.5W
A9[18] 0.5% C, 0.5% Mn, 0.95~1.15% Si, 4.75~5.00% Cr, 1.25~1.75% Ni, 1.3~1.8% Mo, 0.8~1.4% V
A10[19] 1.25~1.50% C, 1.6~2.1% Mn, 1.0~1.5% Si, 1.55~2.05% Ni, 1.25~1.75% Mo 이 등급은 흑연 입자의 균일한 분포를 통해 기계가공성을 높이고 자체 윤활 특성을 제공합니다.게이지, 아르보, 전단 및 [20]펀치에 일반적으로 사용됩니다.

고탄소 크롬 : D시리즈

원래 D2, D3, D6 및 D7 타입을 포함했던 공구강의 냉간 작업 등급의 D 시리즈는 크롬 함량이 10%에서 13% 사이(비상적으로 높음)입니다.이러한 강철은 최대 425°C(797°F)의 온도까지 경도를 유지합니다.이러한 공구강의 일반적인 용도에는 단조 금형, 다이캐스팅 금형 및 인발 금형이 있습니다.특정 D형 공구강은 크롬 함량이 높기 때문에 스테인리스강 또는 반스테인리스강으로 간주되지만 대부분의 크롬 및 탄소 성분이 탄화물로 침전되기 때문에 내식성이 매우 제한적입니다.

등급. 구성. 메모들
D2 1.5% C, 11.0~13.0% Cr, 0.45% Mn, 0.030% P, 0.030% S, 1.0% V, 0.9% Mo, 0.30% Si D2는 내마모성이 매우 뛰어나지만 저합금강만큼 견고하지는 않습니다.D2의 기계적 특성은 열처리에 매우 민감합니다.전단날, 대패날 및 산업용 절삭공구의 생산에 널리 사용되며, 때로는 칼날에도 사용됩니다.

내충격군

주요 기사:내충격강

크롬-텅스텐, 실리콘-몰리브덴, 실리콘-망간 합금으로 높은 내충격성과 양호한 경화성을 제공합니다.내충격성 그룹 공구강(S)은 저온 및 고온 모두에서 충격에 견딜 수 있도록 설계되었습니다.필요한 인성(약 0.5% 탄소)을 위해 낮은 탄소 함량이 필요합니다.탄화물 형성 합금은 필요한 내마모성, 경화성 및 열간 가공 특성을 제공합니다.이 강철 제품군은 매우 높은 충격 인성과 상대적으로 낮은 내마모성을 보이며 상대적으로 높은 경도를 달성할 수 있습니다(HRC 58/60).미국에서는 일반적으로 실리콘 함량이 1~2%, 몰리브덴 함량이 0.5~1%입니다.유럽의 경우 충격강에는 탄소가 0.5~0.6%, 니켈이 약 3% 함유되어 있는 경우가 많습니다.L6, 4340 및 스웨덴 톱강과 같은 일부 내충격성 및 고강도 저합금강(HSLA)에는 여전히 1.75% ~ 2.75%의 니켈이 사용되지만, 상대적으로 가격이 높습니다.잭해머 비트의 제조에 사용되는 예를 들 수 있습니다.

고속군

주요 기사:고속강

핫워킹 그룹

열간 가공강은 고온에서 재료를 절단하거나 성형하는 데 사용되는 강철 그룹입니다.H-group 공구강은 상승된 온도에 장기간 노출되는 동안 강도와 경도를 위해 개발되었습니다.이러한 공구강은 저탄소 및 중간에서 고합금이며, 열 경도와 인성이 우수하며 상당한 양의 [1]탄화물로 인해 균일한 내마모성을 제공합니다.H1~H19는 크롬함유율 5%, H20~H39는 텅스텐함유율 9~18%, 크롬함유율 3~4%, H40~H59는 몰리브덴계이다.

예로는 DIN 1.2344 공구강(H13)이 있습니다.

특수 목적 그룹

  • P형 공구강은 플라스틱 금형강의 줄임말입니다.아연 다이캐스팅 및 플라스틱 사출 성형 금형의 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.
  • L형 공구강은 저합금 특수용도 공구강의 줄임말이다.L6는 매우 튼튼합니다.
  • F형 공구강은 W형 공구강보다 내마모성이 상당히 높은 수경화형 공구강입니다.

비교

AISI-SAE 공구 강철[21] 등급
속성 정의 AISI-SAE 등급 중요한 특징
수경화 W
냉간 가공 O 기름 경화
A 공기 경화, 중합금
D 고탄소, 고크롬
내충격성 S
고속 T 텅스텐 염기
M 몰리브덴염기
핫워킹 H H1~H19: 크롬염기
H20–H39: 텅스텐 베이스
H40–H59: 몰리브덴 베이스
플라스틱 금형 P
특수 목적 L 저합금
F 탄소 텅스텐

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 를 클릭합니다Verhoeven, John (2007). Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist. ASM International. p. 159. ISBN 978-0-87170-858-8. Retrieved 9 November 2014..
  2. ^ Baumeister, Avallone, Baumeister (1978). "6". Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers, 8th ed. McGraw Hill. pp. 33, 34. ISBN 9780070041233.{{cite book}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  3. ^ "Carpenter O6 Graphitic Tool Steel (AISI O6)". www.matweb.com. Retrieved 2017-11-20.
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  17. ^ AISI A8, Efunda, archived from the original on 2011-09-09, retrieved 2010-12-25.
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참고 문헌

외부 링크