H 시리즈 공구강

실제 공구강 선택에서 가장 일반적으로 사용되는 등급은 H10, H11, H13 및 H21입니다. 이러한 등급은 내열 균열성, 고온 경도, 인성, 열 안정성 및 고온 내마모성과 같은 주요 고온 가공 요구 사항을 충족합니다.

H 시리즈 공구강이란 무엇인가요?

H 시리즈 공구강은 고온 가공용으로 설계된 합금 공구강입니다. 공구 표면은 고온의 금속이나 용융 재료와 접촉할 때 충분한 경도와 강도를 유지해야 합니다. 또한 공구 본체는 압력, 충격, 반복적인 가열 및 냉각 과정에서 균열이 발생하지 않아야 합니다.

대부분의 H 시리즈 강은 중간 정도의 탄소 함량을 가지며 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐 또는 이들 원소의 조합을 포함합니다. H11 및 H13과 같은 크롬 고온 작업강은 인성과 열 균열 저항성을 제공합니다. H21과 같은 텅스텐 고온 작업강은 고온 경도가 높고 고온 연화에 대한 저항성이 우수합니다.

H 시리즈 등급 간의 주요 차이점은 경도뿐만이 아닙니다. 각 등급은 인성, 열피로 저항성, 고온 경도 및 내마모성의 균형이 다릅니다.

H 시리즈 공구강 동등 등급

H13 / 1.2344 / SKD61은 국제적으로 가장 널리 사용되는 고온 공구강 등급입니다. H11 / 1.2343 / SKD6은 H13과 유사하지만 인성을 더욱 강조한 합금입니다. H21 / 1.2581 / SKD5는 고온에서 연화 저항성을 향상시키기 위해 텅스텐을 첨가하여 다른 합금 설계를 적용했습니다.

H 시리즈 공구강의 화학 조성 및 합금 원소

H 시리즈 공구강의 화학적 조성은 경화 반응, 고온 경도, 인성, 템퍼링 저항성 및 고온 내마모성을 결정합니다. 아래 표는 일반적인 화학적 조성 범위를 보여줍니다. 정확한 값은 요구되는 표준, 구매 사양 및 공장 시험 증명서를 따라야 합니다.

일반적인 화학적 조성

H11과 H13은 크롬-몰리브덴-바나듐 고온 작업용 강입니다. H13은 일반적으로 H11보다 바나듐 함량이 높아 내마모성과 2차 경화 반응이 더 강합니다. 반면 H11은 바나듐 함량이 낮아 인성이 더 우수합니다.

H21은 텅스텐을 주 합금 원소로 사용합니다. 이는 고온 경도와 고온 연화 저항성을 향상시키지만, 크롬계 고온 작업용 강재에 비해 인성은 떨어집니다.

합금 원소가 성능에 미치는 영향

H 시리즈 공구강의 특성

H 시리즈 공구강은 고온 경도, 인성, 열피로 저항성, 경화성 및 템퍼링 저항성을 모두 갖추고 있어 고온 가공용 금형에 사용됩니다. 이러한 특성들은 서로 조화를 이루어야 합니다. 경도는 높지만 인성이 낮은 금형은 조기에 균열이 발생할 수 있습니다. 반대로 인성은 좋지만 고온 경도가 낮은 금형은 사용 중에 변형되거나 연화될 수 있습니다.

고온 작업용 공구의 주요 특성

층별 부동산 방향 설정

고온 경도 및 연화 저항성

고온 경도는 강철이 고온에서 경도와 강도를 얼마나 잘 유지하는지를 측정하는 특성입니다. 이 특성은 공구가 뜨거운 금속과 장시간 접촉하거나 표면 온도가 높은 환경에서 작동할 때 중요합니다.

H11과 H13은 일반적인 고온 작업 환경에서 잘 견뎌냅니다. H21은 텅스텐 함량이 높아 연화에 대한 저항성이 뛰어납니다. 따라서 H21은 고온의 공구 작업 환경, 특히 마모와 침식이 동시에 발생하는 환경에 적합합니다.

고온 경도만으로는 충분한 고려를 할 수 없습니다. 고충격 금형의 경우, 더 강한 크롬 고온 가공강이 고합금 텅스텐강보다 더 나은 성능을 보일 수 있습니다.

인성 및 균열 저항성

인성은 공구가 충격, 압력, 날카로운 모서리 및 불균일한 단면 두께에 의해 균열되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 열간 단조 금형, 맨드릴, 펀치 및 보조 공구에는 이러한 특성이 필요한 경우가 많습니다.

H11은 일반적인 H 시리즈 등급 중에서 인성이 매우 뛰어납니다. H13 또한 인성이 우수하지만, 내열 균열성과 내마모성이 더욱 균형 있게 갖춰져 있습니다. H21은 합금 설계상 고온 경도가 인성보다 우선시되므로 충격이 가해지는 공구에는 더욱 주의해서 사용해야 합니다.

열피로 저항 및 열 균열

열피로는 공구 표면이 반복적으로 가열되고 냉각될 때 발생합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 현상은 열체킹이라고 알려진 미세한 표면 균열을 발생시킬 수 있습니다. 다이캐스팅 금형, 열간 단조 금형 및 압출 공구는 이러한 방식으로 고장나는 경우가 많습니다.

H13은 내열균열성과 실용적인 인성 및 내마모성을 모두 갖추고 있어 널리 사용됩니다. H11은 균열 발생 위험이 높은 경우에 유용할 수 있습니다. 적절한 열처리, 표면 상태, 냉각 방식 및 가공 경도는 모두 내열균열성에 영향을 미칩니다.

적당한 경도는 최대 경도보다 금형 수명을 연장하는 데 도움이 되는 경우가 많습니다. 과도한 경도는 특히 심한 열순환에 노출되는 대형 금형이나 공구에서 균열 발생 위험을 증가시킬 수 있습니다.

경화성 및 치수 안정성

H 시리즈 강재는 대부분 경화성이 우수하여 공랭 또는 제어 냉각으로 경화시킬 수 있습니다. 이는 보다 강한 담금질 방식에 비해 변형을 줄여줍니다.

H11 및 H13 강재는 적절한 열처리 후 비교적 균일한 경도를 나타내기 때문에 대형 고온 가공 공구에 널리 사용됩니다. 특히 깊은 홈이나 불규칙한 단면을 가진 공구의 경우, 황삭 가공 후 응력 완화 처리를 통해 최종 경화 과정에서의 변형을 줄일 수 있습니다.

치수 안정성은 여전히 공구 크기, 용광로 제어, 예열, 담금질 방법 및 템퍼링 공정에 따라 달라집니다.

H 시리즈 공구강의 열처리

열처리는 H계 공구강의 최종 경도, 인성, 열피로 저항성 및 금형 수명을 좌우합니다. 고온 열처리는 진공로, 제어 분위기로 또는 중성 염욕과 같은 제어된 환경에서 수행해야 합니다. 분위기 제어가 불량하면 산화, 침탄 또는 탈탄이 발생할 수 있습니다.

주요 열처리 공정

H 시리즈 공구강에는 일반적으로 노멀라이징 처리를 권장하지 않습니다. 이러한 강종들은 대부분 심층 경화성을 가지고 있으며, 공랭 과정에서 부분적으로 경화될 수 있기 때문입니다.

일반적인 열처리 범위

다음 값들은 일반적인 참고 범위입니다. 실제 공정은 공구 크기, 용광로 종류, 담금질 방법 및 요구되는 가공 경도에 따라 열처리 시설에서 조정해야 합니다.

경화 처리 후에는 공구를 즉시 템퍼링해야 합니다. 이중 또는 삼중 템퍼링은 잔류 오스테나이트, 내부 응력 및 균열 발생 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다. H 시리즈 공구는 등급 및 요구되는 경도에 따라 540~650°C 정도의 고온에서 템퍼링되는 경우가 많습니다.

지원서 및 학년 선택

최적의 H 시리즈 등급은 작업 재료, 표면 온도, 충격 하중, 냉각 방식 및 주요 고장 모드에 따라 달라집니다. 아래 표는 적용 분야와 선택 기준을 한 곳에 통합하여 각 항목별로 등급 설명을 반복하지 않도록 했습니다.