기계 구조용 탄소강의 용도, 기계적 성질, 성분 목록 S10C ~S20CK 까지

기계 구조용 탄소강의 용도, 기계적 성질, 성분 목록 S10C ~S20CK 까지

기계구조용 강재 중에서도 가장 많이 사용되는 탄소강 강재로 

S45C 등 SxxC의 xx부분의 숫자가 탄소의 비율(대표치)을 나타냅니다.

 

실제로는 이 부분은 어느 정도의 폭이 있습니다.

 

실제로 자주 사용되는 강종으로는 S20C에서 S55C쯤으로, 

기계의 부품·부재를 중심으로 폭넓게 사용되는 재료입니다.

 

용도의 일례를 들면 펌프, 블로어, 콤프레샤, 회전식기계의 회전축, 

유압잭, 왕복동형의 축재, 축재 각종, 볼나사, 사다리꼴나사의 축재 , 

이동대차용 레일재 , 기어 , 스패너 , 파이프렌치 , 해머 등의 공구류에도 사용됩니다.

 

또한 숫돌과의 관련해서는 전착 숫돌의 대금(지립층을 붙이는 대좌, 생크라고도 함)에 

S45C의 생재가 자주 사용됩니다.

 

또한 축재나 공구재 등의 대부분의 용도에서는 S45C와 S55C는 반드시 열처리

(담금질, 담금질, 조질)를 하여 사용합니다.

 

또한 이러한 열처리는 강재의 크기(매스)에 따라 크게 변화하기 때문에

(매스 이펙트 또는 사이즈 이펙트, 혹은 매스 이펙트) SxxC재의 적용이 어려운 국면에서는 

구조용 합금강(SCr, SMn, SMnC, SCM 등)의 사용이 검토됩니다.

강재 메이커에서 아래 규정의 상당 재료를 사용하는 경우, 메이커에 따라서도 차이가 날 수 있습니다.
S-C재의 탄소량은 0.08~0.6%이지만, 이 이상이 되면 SK재가 됩니다.

 

또한 마지막 K가 붙어있는 재료 기호, 예를 들어 S20CK 등은 침탄 저탄 전용 강철입니다.

K는 고급 K에서 따온 기호입니다.침탄을 실시함으로써 탄소량이 적은 재료로도 표면에 강도를 갖게 할 수 있습니다.

 

덧붙여 JIS 규격에서는 23 종류의 강재가 규정되어 있습니다.

탄소강의 연삭이나 연마를 하는 경우, 표면 거칠기를 0.8~1.6Ra 정도로 완성한다면, 

연삭숫돌이라면 WA숫돌(숫방울에 WA: 화이트어랜덤을 이용한 일반 연삭숫돌) 혹은 

A숫방울을 이용한 것이 일반적입니다.

 

다만 이는 HRC가 25 이하를 상정한 선정으로 경도가 높은 경우나 

연삭효율을 높일 필요가 있는 경우는 CBN 지석(CBN 휠)을 이용합니다.

'JIS G 4051 기계구조용 탄소강 강재'에 규정된 재료 기호

S10C

기계구조용 탄소강 중에서도 소위 저탄소강에 해당하는 강재로

낮은 탄소의 양에서 그다지 높은 경도를 얻을 수 없습니다.

 

주로 볼트나 핀 등의 재료로 검토됩니다.

 

탄소량은 0.08~0.13의 폭으로 규정되어 있습니다.

 

경도가 필요한 경우에는 다른 강재의 사용을 검토하는 편이 좋을지도 모릅니다.

 

특히 탄소 함유율이 낮은 것은 극연강이라고도 합니다만,

용도는 자동차나 가전제품의 박판, 양철판이나 함석판 등 비교적 친숙하게 볼 수 있는 소재입니다.

다만 이 경우 탄소강이 선택되지 않는 경우도 있습니다.

S12C

철강 재료에 함유하는 탄소의 양은 강재의 「경도」를 결정합니다.

기계 구조용 탄소강 중 함유 비율이 12(대표값)인 것을 S12C로 하고 있습니다.

 

강도가 그다지 문제가 되지 않는 국면에서 사용됩니다.

일반적으로 담금질을 하여 사용하고 드레스 등의 용도로는 생재 그대로 사용됩니다.

 

다른 탄소강에 비해 경도가 낮은 반면 인성과 끈기 등이 있습니다.

강도를 나타내는 지표는 인장 강도, 항복점이지만, 경도의 높이와는 반드시 비례하지 않는 경우도 있습니다.

S15C

기계 구조용 탄소강 중 저탄소강에 해당하는 강재로 연강으로 분류됩니다.

숫돌로 가공할 때는 숫돌쪽을 손모시키는 경향이 있기 때문에 

눈이 막힌 숫돌의 드레싱에 사용되기도 합니다.

 

탄소량의 함유는 0.13~0.18입니다.

저탄소로 함으로써 끈기를 중시하고 싶은 케이스로 검토됩니다.

철사나 못 같은 부품에 사용되기도 합니다.

S17C

저탄소강 중 탄소의 함유 비율이 17인 것입니다.

함유 폭은 0.15~0.20입니다.

연강에 해당하며, 너무 강도가 요구되는 장면에서는 사용되지 않습니다.

 

연강은 끈기가 있는 소재로, 금속 재료는 「경도」와 「인성」은 좀처럼 양립이 어렵고, 

어느 한쪽에 치우치기 쉽습니다.

 

열처리를 통해 기계적 강도를 높여 사용하는 경우가 많을 것입니다.

연강의 적용 범위는 넓고, 건물이나 구조 재료, 가스관이나 수도관 등에도 사용되는 경우가 있습니다.

S20C

기계 구조용 탄소강 중 반연강에 해당하는 강재입니다.

SS재와 마찬가지로 일반 구조 부재나 범용 프레임, 축의 재료로 사용됩니다.

용도에 따라서는 SS재가 선택되는 경우도 있습니다.

 

탄소의 함유 폭은 0.18~0.23으로 되어 있습니다.

탄소강이 가지는 강도는 그다지 눈에 띄지 않는 타입의 강재입니다.

S22C

반연강에 상당하는 탄소강으로 탄소 함유량이 대략 0.22%인 것을 말합니다.

경도나 상당한 강도가 필요한 경우에는 그다지 적합하지 않습니다.

연강으로서 단재 등을 생재 그대로 드레싱 용도로 사용할 수도 있습니다.

Mn의 함유량은 0.30~0.60입니다.


S25C

S25C는 기계 구조용 탄소강 중 이른바 연강 중에서는 단단한 부류에 들어가는 재료입니다.

탄소 함유량의 대표값은 0.25%이지만 실제로 시판되는 것은 예외가 아니라 제조사에 따라 차이가 있습니다.

 

일반 구조 부재의 원형 봉 등에도 자주 사용됩니다.

 

가공에는 연삭 숫돌, cBN 모두 자주 사용됩니다.

규소의 함유량은 주로 내열성 향상에 공헌하지만, 

너무 많으면 취성으로 이어지는 요소이기도 합니다.

 

어떤 재료를 사용하는지는 물성뿐만 아니라 시장에서 얼마나 나돌고 있는지, 

입수가 쉬운지, 비용은 어떤지 등의 점이 비교적 큰 비율을 차지하기 때문에 

탄소강에 따라서는 저렴하더라도 별로 볼 일이 없는 재료도 많을 수 있습니다.


S28C

이 재료는 탄소를 0.28% 정도 함유한 기계구조용 탄소강으로 반연강으로 분류되는데, 

경강과 연강의 중간에 가까운 경도를 가집니다.

 

Mn은 0.60~0.90의 함유로 되어 있습니다.

무엇인가에 특화된 성질을 요구하는 것이 아니라 중용의 특성을 말하는 것이라면 

후보 중 하나라고 할 수 있습니다.

망간의 양은 강도에 영향을 미칩니다.


S30C

S30C는 이른바 중탄소강으로 담금질이나 담금질 등의 열처리를 함으로써 웬만한 범용성을 가질 수 있습니다.

 

으깨는 타입의 강철 중 하나라고 할 수 있습니다.

탄소강 중, 탄소 함유량이 일정 정도를 넘으면 그 경도 때문에 절삭이나 가공이 어려워집니다.

 

그 경계라고 할 수 있는 라인이 C량이 0.3%까지로 알려져 있기 때문에 대표 값으로 0.3%가 되는 

S30C가 그 보더라인이라고 할 수 있습니다.

 

또한 이 강재는 반경강으로 분류됩니다.규격에서는 Mn(망간)의 함유량은 0.60~0.90으로 규정되어 있습니다.


S33C

중탄소강에 해당하는 강재로 반경강으로 분류됩니다.

연강만큼 탄소량은 적지 않습니다만, 

강도가 필요한 경우는 더욱 탄소량이 많은 것에 열처리를 한 것을 사용하는 것이 더 많은 것 같습니다.

P나 S의 양에도 함유가 허용되는 상한이 마련되어 있습니다.


S35C

기계 구조용 탄소강 중 탄소 함유 비율의 대표 값이 35인 것입니다.

탄소량의 폭은 0.32~0.38의 것입니다.

중탄소강으로 분류됩니다.

 

Si는 내열성, 망간은 인장 강도 등에 영향을 미치는 합금 원소입니다.


S38C

중탄소강 중 탄소 함유 비율이 0.38%인 것을 말합니다.

저탄소강에 비하면 그럭저럭 강도가 나오는 강종입니다.

 

일반적으로는 담금질을 전제로 사용합니다.열처리에 따라서는 용도에 폭을 줄 수 있습니다.

S40C

중탄소강에 해당하는 강재로, 반경강에서 경강에 해당하는 재료입니다.

이 근처의 탄소량이 되면 탄소 강도 열처리에 의해 강도에 폭이 나옵니다.

경도와 끈기는 종종 반비례합니다.

 

철강 재료는 태생인 성분과 자란 열처리 양쪽 모두에 의해 최종 스펙이 결정됩니다.


S43C

기계 구조용 탄소강 중, 중탄소강에 해당합니다.

탄소 함유량의 대표값은 0.43%입니다.탄소량은 0.40~0.46의 폭으로 되어 있습니다.


S45C

S45C란 비중을 7.8로 가지는 기계구조용 탄소강 강재로 JIS 규격에서

 규정된 가장 대중적인 소재 중 하나라고 할 수 있습니다.

 

열처리에 의해 얻을 수 있는 기계적 성질도 향상되기 때문에 용도가 넓어집니다.

일반적으로는 열처리, 열처리, 열처리 등을 한 후에 사용됩니다.

이 강재의 범용성이 높은 이유를 아래에 살펴봅니다.

또한 다른 나라의 규격 중 

중국의 GB 규격, 독일의 DIN, W-nr., 영국의 BS, EN, 프랑스의 AFNOR, 

이탈리아의 UNI, 스페인의 UNE, 스웨덴의 SS , 미국 SAE , AISI에도 S45C 상당재가 있습니다.

S48C

기계구조용 탄소강 중 고탄소강에 해당하는 소재로 탄소량의 대표값이 0.48%인 것을 말합니다.

 

탄소 함유량의 범위는 0.45~0.51입니다.용도에 따라서는 

탄소강의 대표 강종인 S45C와 비교해 볼 기회나 사용할 기회는 적을지도 모릅니다.


S50C

고탄소강으로 탄소 함유량의 대표값이 0.50%인 것을 말합니다.

 

탄소 함유량은 0.6%까지는 늘어나면 늘어날수록 경도가 증가하지만 

그 이상이 되면 경도는 별로 변하지 않고 취성이 눈에 띄게 됩니다.

 

따라서 이 부분의 밸런스를 고려한 강재의 선택이 중요합니다.

경도 중시, 내마모성 중시의 경우에 효과가 있는 재료일지도 모릅니다.


S53C

탄소량이 0.53% 있는 고탄소강입니다.

경강 중에서도 최경강으로 분류되는 매우 단단한 탄소강입니다.

 

탄소 함유량으로는 0.50~0.56의 폭이 있습니다.

단단한 강재는 다른 세라믹스계 재료만큼은 아니지만, 

취약하다는 측면도 적지 않다는 점에 유의해 둘 필요가 있습니다.


S55C
기계 구조용 탄소강 중에서도 고탄소강에 해당하는 강재입니다.

경도가 필요한 국면에서 위력을 발휘합니다.

 

하기야 반면에 인성이 낮아지기 쉽습니다.또한 내마모성이 요구되는 부재로서도 

검토 후보가 될 수 있을지도 모릅니다.

 

탄소 함유량은 0.52~0.58입니다.


S58C

기계 구조용 탄소강 중에서는 가장 탄소 함유 비율이 높은 탄소강입니다.

 

경도가 높은 반면, 같은 종류의 탄소강에서는 끈기가 적어집니다.

이 이상의 탄소량이 되면 공구강이 됩니다.

탄소의 양에 의해 경도를 추구해 가면, 철강 재료가 가지는 큰 특징의 하나인 「끈기」가 손상되어 가는 경향이 있습니다.

 

유리 등의 경취 재료는 단단하지만, 

인성이 없기 때문에 파괴되기 쉬운 측면을 가지는데, 

철강은 이 끈기와 경도, 경도의 균형에 특징이 있는 소재입니다.

 

어떤 탄소량의 것이 최적인지, 성분뿐만 아니라 나중의 열처리도 감안하면서 선택하는 것이 중요합니다.


S09CK

기계 구조용 탄소강 중, 침탄 표층 전용강입니다.

기호 K는 고급 로마자 읽기에서 따왔습니다.

 

탄소량을 줄임으로써 특히 초기 생재 상태에서의 경도가 낮은 재료입니다.

표면에 탄소를 첨가하여 경도를 높임으로써, 내부의 인성은 그대로, 어느 정도의 마모를 견딜 수 있는 강재가 됩니다.


S15CK

탄소강 중 침탄항제 전용강으로 탄소 함유량의 대표치가 0.15%인 것입니다.

생재나 전술한 처리 이외에는 별로 하실 일이 없습니다.

 

침탄은 금속재료의 표면만을 경화시킨다고 하는 특수한 처리로,

내부를 유연한 채로 두는 것으로, 표면의 내마모성을 높이면서,

인성이 있는, 이른바 끈기가 있는 금속재료를 실현할 수 있습니다.

 

'경도'와 '강도'에는 어느 정도 상관관계가 있습니다만,

양자는 완전히 상관하고 있는 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있습니다.


S20CK

침탄피부구이 전용강으로 탄소 함유량의 대표값이 0.20%인 것입니다.

그대로 생재로 사용되지는 않습니다.

 

침탄은 금속 표면의 경도를 높이기 위해 탄소를 첨가하는 처리를 말하며, 

내마모성도 올릴 수 있습니다.

강도나 마모에 강할 필요가 있는 기계용 강재에서는 자주 실시됩니다.

 

 

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