오일 경화 공구강: 등급, 특성, 열처리 및 응용 분야

이러한 강재는 일반적으로 0.85%에서 1.55% 정도의 탄소 함량에 망간, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴 또는 실리콘을 적당량 첨가한 합금입니다. 이러한 합금 구성 덕분에 일반 수경화 공구강보다 경화성이 뛰어납니다. 따라서 수냉식보다 유냉식으로도 더 높은 경도를 얻을 수 있습니다.

유경화 공구강은 수경화강과 공기경화강의 중간에 위치합니다. 유냉 담금질은 균열과 변형을 줄여주기 때문에 수경화강보다 경화 과정이 안전합니다. 공기경화강과 비교하면 가공이 용이하고 경제적인 경우가 많지만, 일반적으로 치수 안정성이 떨어지고 가혹한 공구 사용 환경에서 내마모성이 약합니다.

이 소재는 경도, 내마모성, 가공성, 열처리 안전성 및 비용 효율성이 균형 있게 요구되는 냉간 가공 공구에 가장 적합합니다. 주요 단점은 고온에서 연화에 대한 저항성이 낮다는 것입니다. 열간 가공 금형, 다이캐스팅 공구 또는 고속 절삭 공구에는 열간 가공용 강이나 고속도강이 더 적합합니다.

오일 경화 공구강 vs. 수경화 및 공기 경화강

유경화 공구강은 인접한 두 냉간 가공 공구강 그룹인 수경화강 및 공기경화강과 비교함으로써 가장 잘 이해할 수 있습니다.

수경화강은 구조가 간단하고 가격이 저렴하지만, 급격한 담금질로 인해 정밀한 공구 제작에는 위험할 수 있습니다. 유경화강은 우수한 가공성과 합리적인 가격을 유지하면서 이러한 위험을 줄여줍니다.

공기 경화강은 냉각 속도가 느리고 합금 원소 함량이 높아 치수 안정성이 뛰어납니다. 복잡한 금형, 대형 부품 및 장기 생산에 적합하지만 일반적으로 가격이 더 비싸고 가공이 더 어렵습니다.

주요 오일 경화 공구강 등급

O 시리즈는 종류가 많지 않습니다. 가장 중요한 등급은 O1, O2, O6, O7입니다. 각 등급은 냉간 가공 공구에서 서로 다른 역할을 합니다.

오일 경화 공구강의 주요 특성

유경화 공구강은 냉간 가공 분야에서 균형 잡힌 성능으로 높이 평가받습니다. 모든 공구강 중에서 최고의 내마모성이나 최상의 치수 안정성을 제공하는 것은 아니지만, 합리적인 가격에 실용적인 특성 조합을 제공합니다.

유경화강은 일반 수경화강보다 더 깊은 곳까지 경화될 수 있습니다. 이는 반복적인 연삭이나 재연마가 필요한 공구에 유리한데, 경도가 얕은 바깥층에만 국한되지 않기 때문입니다.

O 시리즈 강재의 내마모성은 주로 높은 탄소 함량과 경화된 마르텐사이트 구조에서 비롯됩니다. O7 시리즈는 탄소와 텅스텐 함량을 더욱 높여 내마모성을 향상시킵니다. 그러나 O 시리즈 강재는 D 시리즈 냉간 가공 강재나 고속도 강재에서 볼 수 있는 다량의 탄화물을 함유하고 있지 않습니다.

O6는 이 그룹에서 특수 등급입니다. 어닐링 과정에서 탄소의 일부가 유리 구상흑연으로 변환됩니다. 이 흑연은 가공성을 향상시키고 슬라이딩 접촉 시 발생하는 마모를 줄여주므로, O6는 드로잉 다이, 성형 롤, 마찰이 발생하기 쉬운 기계 부품 등에 유용하게 사용됩니다.

오일 경화 공구강의 일반적인 적용 분야

유경화 공구강은 주로 상온 또는 비교적 낮은 온도에서 작동하는 공구에 사용됩니다. 이러한 강종은 소량에서 중량 생산 공구, 정밀 공구 및 일반 냉간 가공 공구에 적합합니다.

O 시리즈 강은 고속 절삭용 강이 아닙니다. 저속 또는 중속 절삭 공구에는 사용할 수 있지만, 절삭열이 주요 문제가 될 경우에는 고속 절삭용 강이 더 적합합니다.

오일 경화 공구강의 열처리 기초

오일 경화 공구강은 일반적으로 가공을 위해 어닐링 처리된 상태로 공급됩니다. 가공 후, 공구는 가열, 오일 담금질 및 템퍼링 과정을 거쳐 경화됩니다.

O1은 일반적으로 O2보다 더 높은 오스테나이트화 온도 범위를 사용합니다. O2는 비교적 낮은 온도에서 경화될 수 있어 열처리 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다. O7은 탄소와 텅스텐 함량이 높아 내마모성은 향상되지만 두꺼운 부분에서는 경화성이 저하되므로 담금질 제어가 더욱 중요합니다. 두꺼운 O7 공구에서는 오일 온도, 교반 및 이송 시간이 더욱 중요해집니다.

담금질 과정에서 오일의 교반은 매우 중요합니다. 오일의 움직임이 충분하지 않으면 뜨거운 공구 주변에 증기가 발생하여 냉각 속도가 느려지고 불균일해질 수 있습니다. 이로 인해 부분적으로 물렁하거나 경도가 고르지 않게 될 수 있습니다.

담금질 후 즉시 템퍼링을 해야 합니다. 담금질된 강철은 단단하지만 취성이 있으며, 템퍼링을 통해 공구에 사용 가능한 인성을 부여할 수 있습니다. 많은 O 시리즈 냉간 가공 공구의 최종 경도는 일반적으로 58~62 HRC 정도이지만, 필요한 경도는 공구 설계 및 사용 조건에 따라 결정해야 합니다.

적합한 오일 경화 공구강 등급 선택 방법

등급 선택은 도구의 주요 작동 문제에서 시작해야 합니다.

대부분의 일반적인 공구에는 O1이 기본 사양입니다. 정밀 공구나 변형이 적은 공구에는 O2가 더 적합합니다. 드로잉, 성형 또는 슬라이딩 마모가 발생하여 마모가 심한 공구에는 O6이 확실한 이점을 제공합니다. 절삭날 및 마모가 심한 공구에는 O7이 가장 강력한 오일 경화 옵션입니다.

공구가 고온에 노출될 경우, 고온 작업용 강이나 고속도강을 사용하십시오. 공구가 심한 충격을 받을 경우, 내충격성 강을 고려하십시오. 공구에 매우 높은 내마모성이 필요한 경우, 디2 또는 다른 고탄소 고크롬강이 더 적합할 수 있습니다. 공구가 크거나 복잡한 형상에서 최대한의 치수 안정성을 필요로 하는 경우, 공기 경화강이 일반적으로 더 나은 선택입니다.