주강 재질 종류와 특징 정리

 

주강 재질 종류와 특징 정리

 

주강 재질 종류와 특징 정리

주강은 강(steel)을 기준으로 주조(cast)하여 만들어진 재질입니다. 다양한 제조방법으로 만들어지는 주강 종류와 각 재질별 특징에 대해 정리했습니다.

목차

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1. 주강의 특징

주강은 주물용 강 또는 주조한 강을 뜻하며, 일반적으로 탄소강주강을 뜻한다. 강의 성질을 유지하며, 주물로 제작되므로 기계가공 공정을 상당히 감소 시킬 수가 있고, 단조로는 제작불가능한 복잡한 형상 또는 중공의 형상을 만들 수 있다.

단조강이나 압연강재에 비해 이방성이 없으므로 단조성이나, 절삭성을 고려하지 않고 재질을 선정할 수 있다. 다량생산이 가능하며 생산비가 저렴한 반면, 종래부터 주강은 신뢰성이 낮고 강인성에서 뒤진다고 인식되어 왔다. 최근에는 용해,주조,열처리기술 등이 진보하여 신뢰성이 상당히 향상되고 있다.

용도별로 탄소강주강, 용접용주강, 저합금주강로 구분할 수 있다.

C 0.1~0.5%, Mn 0.4~1.0%, Si 0.2~0.4%, P 0.005% 이하, S 0.006% 이하의 화학적 조성​을 갖는다.

 

2. 주강의 종류

(1) 탄소강 주강

탄소강 주강

탄소강주강은 별도의 합금원소를 규정하지 않는 일반적인 주강재질로 Carbon을 주성분으로 하고 Si, Mn, P, S 5대 원소로 구성된다.

제작이 용이하며 주철보다 강인성이 높고, 보통의 강도를 요구하는 일반적인 구조에 사용된다.(건설재료)

Mn은 S의 영향을 감소시키기 위해 첨가되기도 하고, Si은 deoxidation을 위해 첨가 되지만 기본적으로는 장입재료로 부터 들어오는 불순물로 간주된다.

※ 규격(KS, JIS) : SC360, 410, 450, 480 [KS D 4101]

탄소강 주강

 

 

 

 

 

※ 탄소강 주강 분류

탄소강주강	Si< 0.5%, Mn<0.8% 함유하고, 합금성분은 함유하지 않은 것 탄소함량에 따라 구분
저탄소강주강	C가 0.2%이하
중탄소강주강	C가 0.2%∼0.5%범위
고탄소강주강	C가 0.5%이상

 

가. 저탄소강주강 : C가 0.2%이하, 철도차량, 자동차부품, 용접구조물등 외에 내마모용으로써 표면침탄경화 기어등에 사용된다.

나. 중탄소강주강 : C가 0.2%∼0.5%범위 이며, 열처리에 의해 우수한 기계적성질이 얻어지는 것과 용접성이 비교적 양호하다는 등의 잇점을 갖고 있는 관계로 보통주강중에서는 사용범위가 가장 넓으며 선박, 철도등의 수송기계, 공작기계, 제철.제강 설비, 토목건설기계, 석유화학공업, 발전관계, 건축 구조물등 모든 분야에 사용되고 있다.

다. 고탄소강주강 :  C가 0.5%이상 이고, 주로 내마모용으로 사용되며 금속가공용의 다이스, 공구, 광산토목기계의 내마모부품으로 사용되고 있다.

	강 종	강도	내마모성	용접성	용 도
탄소강주강품	SC 37 SC 42	- -	- -	○ ○	- 전동기 부품 - 용접용 구조물
	SC 46 SC 49	○ ○	- ○	- -	- 철도수송용 (대차연결기,하우징) - 일반구조용부품 - 발전소기기

 

 

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(2) 저합금강 주강

저합금강 주강

 

합금강 주강은 기계적성능 및 물리적성질 그리고 내식성등의 개선을 위하여 Carbon이외에 합금원소를 의도적으로 첨가한 것으로 망간주강, 규소주강, 흑연강주강, 크로뮴강주강, 니켈강주강, 니켈크로뮴강주강, 스테인레스주강, 내열강 등이 있다.

주로 기계적 성질 개선(고강도, 내마모성, 내식성 등 부여)한 주강이며, 열처리(풀림, 불림, 담금질, 뜨임)가 가능하다.

※ KS/JIS 규격
 - SCC(구조용, 내 마모용) [KS D 4102]
 - SCMn(망간강 주강) [JIS G 5111]
 - SCMnCr(Mn-Cr합금 주강)
 - SCCrM(Cr-Mo합금 주강)
 - SCMnCrM(Mn-Cr-Mo합금 주강)
 - SCNCrM(Ni-Cr-Mo합금 주강)

저합금강 주강

 

 

 

 

 

※ 합금강 주강 종류

합금강주강	합금성분을 탄소강 보다 많이 함유한 주강
저합금주강	합금성분의 합계가 대략 5%이하인 것
고합금주강	합금성분의 합계가 대략 10% 이상인 것

 

가. 저합금강별 특징 및 용도

강 종	규격(JIS)	고강도	내마모성	인성	내식성	주요용도
저 Mn주강	SCMn 1,2,3,5	○	○	-	-	- 건설,광산기계 부품 (Sprocket Roller, Track Shoe 등) - 용접구조용 고강도부품
Si-Mn주강	SCSiMn 2	○	○	-	-
Mn-Cr주강	SCMnCr 2,3,4	○	-	-	○	대형치차, 차륜, 굴삭부품,건설기기용
Mn-Mo주강	SCMnM 3	○	-	○	-
Cr-Mo주강	SCCrM 1,3	○	○	○	○	Chisel, 분쇄기용, 해머,치차, 캠
Mn-Cr-Mo주강	SCMnCrM 2,3	○	○	○	○
Ni-Cr-Mo주강	SCNCrM 2	○	○	○	○

 

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(3) 고합금강 주강

 

재료가 내마모성을 목적으로 사용되는 경우 일반적으로 내마모성은 사용하는 재료의 경도와 관계가 있으며 경도가 증가할수록 마모성은 좋아진다. 그러나 경도증가와 함께 인성이 저하되므로 재질의 선정시에는 반드시 사용조건을 충분히 검토하여 화학성분과 열처리 조건을 결정해야 한다. 내마모주강은 martensite(저합금)계와 austenite계(고망간계)로 분류할 수 있다.

※ KS규격 : SCMnH(고망간강 주강) [KS D 4104]

고합금강 주강

 

 

 

 

가. Martensite(저합금)계 내마모주강

  토목건설용 기계등에서는 구조물로써 높은 강도와 인성이 필요함과 동시에 표층부 혹은 국부적으로 경도를 높게 함으로써 이 부분의 내마모성을 높이려고 하는 경우가 많다.

이를 위해서 일반적으로는 C함량이 높고 소입성이 좋은 재질인 고장력탄소강, 합금강 중에서 C합량이 0.3%이상의 것을 사용한다. 

내마모주강 종류별 물성 비교

 

 나. Austenite계(고망간계)   

  고 망간강은 발명자의 이름을 따서 Hadfield강 이라고도 부르는 대표적인 내마모강이며 광범위하게 이용되는 austenite기지의 강이다.

가공경화성이 매우 크며, 이 효과에 의해 고경도의 표면층을 얻을 수 있고, 높은 인장강도와 신율을 갖고, 점성이 매우높고 충격에 강하다. 또한, 보통주강에 비해 제작공수가 적어도 되며 경제적으로 값이 싸다는 점을 들 수 있다.

고망간강의 기계적 성질

 

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(4) 내식주강

통상적인 조직의 구성으로 보면 Martensite계, Ferrite계, Ferrite- Austenite계, Austenite계, 석출경화계로 구분된다. 그러나 이러한 분류법은 편의상 구분하는 것도 있다는 것에 유의할 필요가 있다.

예를들면 17-4PH강은 Martensite계로 분류하지만, 소위 18-8스텐레스강은 일본에서는 관습적으로 Austenite계로 분류하는 관습이 있음에 반해 미국에서는 Ferrite-Austenite계 또는 Austenite계로도 분류되기도 한다.

※ KS/JIS 규격
- SSC(스테인리스 주강) [KS D 4103]
- SCS(Cr-Ni합금) [JIS G 5121]

내식주강

 

 

 

 

※ 내식주강 구분

종류	조 직	대표강종
Cr계 또는 다른 원소가 첨가된 것	마르텐사이트, 페라이트	13Cr 18Cr
Cr-Ni계 또는 다른 원소가 첨가된 것	페라이트.오스테나이트 오스테나이트	25Cr-5Ni 18Cr-8Ni

 

※ 내식주강 종류와 용도

내식주강 종류와 용도

내식주강 종류와 용도

 

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(5) 내열강주강

  약 650℃이상에서 사용되는 고Cr계 및 고Cr-Ni계의 고합금강주강을 내열주강이라고 부른다. Stainless주강과 거의 동일한 Cr,Ni 함유량인 것도 있는데, 모두 C 및 Si 함유량이 높고 Creep강도와 내산화성의 개선을 목적으로 하는점이 다르다.

 - Fe-Cr계: Cr 8∼30%, Ni<10%
 - Fe-Cr-Ni계: Cr≥18%, Ni≥8%
 - Fe-Ni-Cr계: Cr≥10%, Ni≥23%

※ KS/JIS 규격 : SCH(Cr-Ni합금) [JIS G 5122]

내열강주강

※ 내열강 분류

분류	대표성분	금속조직	JIS
Fe-Cr계	9Cr-1Mo	tempered martensite(bainite)
	28Cr	ferrite	SCH 2
	28Cr-5Mo	ferrite,austenite	SCH 11
Fe-Cr-Ni계	28Cr-10Ni	austenite,ferrite,탄화물
	20Cr-10Ni	austenite,탄화물	SCH 12
	26Cr-12Ni	TypeⅠ austenite,ferrite TypeⅡ austenite	SCH 13
	28Cr-15Ni	austenite,탄화물 (ferrite를 함유하는 것이 있음)	SCH 18
	26Cr-20Ni	austenite,탄화물	SCH 21 SCH 22
	30Cr-20Ni	〃	SCH 23
Fe-Ni-Cr계	25Ni-20Cr	austenite,탄화물
	35Ni-26Cr	〃	SCH 24
	35Ni-17Cr	〃	SCH 15
	39Ni-19Cr	〃	SCH 16
	60Ni-12Cr	〃
	66Ni-17Cr	〃

 

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(6) 용접용 주강

용접용 주강은 용접성 확보를 위해 탄소량 조성이 제한된 강종이며, 미량의 합금원소를 첨가하여 인장강도를 확보한 재료이다. 높은 강도를 요구하는 구조에 적용한다.

※ 규격(KS, JIS) : SCW [KS D 4106]

※ 용접용 주강 종류 및 용도

강 종	강도	내마모성	용접성	용 도
SCW42 SCW49	- ○	- -	○ ○	-선박용부품 -건설기계, 용접구조부품
SCW55 SCW63	○ ○	○ ○	○ ○	-고장력 강판과의 용접되는 고강도부품 (불도져Blade, 커넥터, 브래킷)

 

(7) 성능에 따른 분류

구조용, 고온용, 저온용, 내마모용, 내식용, 내열용으로 구분한다.

- 저온용 : 상온이하 극저온까지의 사용온도에서 인성을 요하는 구조용강임

- 고온용 : 보통 550℃까지 사용

- 내열용 : 600℃이상에서 사용

 

(8) 기지조직에 따른 분류

  - Ferrite기지, 또는 Ferrite＋Pearlite기지로 구성된 것

  -  Martensite기지로 구성된 것

  -  Austenite기지

  -  Ferrite＋Austenite기지,  

  -  5. 기타 2∼3상의 혼합기지로 구성된 것

 

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마무리

주강 공법을 통해 생산되는 재질의 종류와 특성, 규격 번호에 대해 정리했습니다. 업무 중에 개략적으로 내용 파악이 필요하실 때 활용되면 좋겠습니다. 내용의 오류나 보완해야할 사항은 댓글로 알려주시면 좋겠습니다. 감사합니다.

 

 

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끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

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