L 시리즈 및 S 시리즈 공구강 특성, 어닐링 및 경화
L 시리즈와 S 시리즈는 내마모성이나 고온 경도보다는 강도와 내충격성을 위해 구매되는 두 가지 공구강 그룹입니다. L은 저합금 특수 목적 그룹이고, S는 내충격 그룹이며, 둘 다 마찰보다는 충격을 받는 부품에 사용됩니다: 정, 펀치, 리벳 세트, 전단 날, 아버, 캠, 척 및 콜릿. 이 페이지는 현재 상업적으로 사용되는 등급의 공표된 기계적 특성을 어닐링 상태 및 각 템퍼링 온도에서 제공하므로, 작업에 필요한 경도에서의 강도와 인성을 함께 확인할 수 있습니다.
L 그룹, 저합금 특수 목적 강
L 그룹 강은 소량의 크롬, 바나듐, 니켈 및 몰리브덴을 함유하며, 이 그룹에는 한때 7개의 등급이 있었습니다. L2와 L6 두 가지 만이 남아 있습니다. L2는 0.50~1.10%의 여러 탄소 함량으로 제공되며, 크롬과 바나듐으로 인해 미세 결정립의 유냉 경화강입니다. L6는 인성을 위해 약 1.50%의 니켈을 첨가합니다. 둘 다 명목상 유냉 경화이지만, 실제로는 큰 L2 단면은 종종 대신 수냉됩니다. 그룹 내 경화능 범위는 넓으며, 이는 합금 효과만큼 탄소 효과이기도 합니다: 탄소 0.50%의 L2는 유냉 시 약 57 HRC에 도달하지만 약 12.7 mm 이상의 단면에서는 완전 경화되지 않는 반면, 탄소 0.70%의 L6는 냉각 시 약 64 HRC에 도달하고 76 mm까지 60 HRC 이상을 유지합니다.
표 7. L2, 상온 공칭 기계적 특성
| 상태 | 인장, MPa | 인장, ksi | 0.2% 항복, MPa | 0.2% 항복, ksi | 연신율, % | 단면 수축률, % | 경도 | 충격, J | 충격, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 855 °C (1575 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링: | |||||||||
| 어닐링된 | 710 | 103 | 510 | 74 | 25 | 50 | 96 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2000 | 290 | 1790 | 260 | 5 | 15 | 54 | 28 | 21 |
| 315 °C (600 °F) | 1790 | 260 | 1655 | 240 | 10 | 30 | 52 | 19 | 14 |
| 425 °C (800 °F) | 1550 | 225 | 1380 | 200 | 12 | 35 | 47 | 26 | 19 |
| 540 °C (1000 °F) | 1275 | 185 | 1170 | 170 | 15 | 45 | 41 | 39 | 29 |
| 650 °C (1200 °F) | 930 | 135 | 760 | 110 | 25 | 55 | 30 | 125 | 92 |
표 7. L6, 상온 공칭 기계적 특성
| 상태 | 인장, MPa | 인장, ksi | 0.2% 항복, MPa | 0.2% 항복, ksi | 연신율, % | 단면 수축률, % | 경도 | 충격, J | 충격, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 845 °C (1550 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링: | |||||||||
| 어닐링된 | 655 | 95 | 380 | 55 | 25 | 55 | 93 HRB | — | — |
| 315 °C (600 °F) | 2000 | 290 | 1790 | 260 | 4 | 9 | 54 | 12 | 9 |
| 425 °C (800 °F) | 1585 | 230 | 1380 | 200 | 8 | 20 | 46 | 18 | 13 |
| 540 °C (1000 °F) | 1345 | 195 | 1100 | 160 | 12 | 30 | 42 | 23 | 17 |
| 650 °C (1200 °F) | 965 | 140 | 830 | 120 | 20 | 48 | 32 | 81 | 60 |
출처: ASM Handbook Vol.1, Wrought Tool Steels 항목, Table 7. 어닐링된 행은 공급 상태(as-supplied condition)를 나타냅니다. 출처 각주: (a) 연신율은 50 mm (2 in.) 게이지 길이에서 측정, (b) Charpy V-노치, (c) Charpy 무노치. L 등급은 노치 시험 기준으로, S 등급은 무노치 시험 기준으로 제시되어 있으므로 두 그룹의 충격 열은 서로 비교할 수 없습니다. 대시(-)는 출처에 값이 없음을 의미합니다.
S 그룹, 내충격 강
S 그룹 강은 공구가 충격을 흡수해야 할 때 지정되는 강입니다. 이들은 얕은 경화(S2)에서 깊은 경화(S7)까지 다양하며, 여기서 경화능은 W 그룹을 지배하는 결정립 크기 및 용해 공정 효과보다는 조성에 의해 제어됩니다. 이 그룹은 최적 경도에 도달하기 위해 상대적으로 높은 오스테나이트화 온도가 필요하며, 그로 인해 미용해 탄화물이 다른 그룹에서처럼 경화능 제어 요소가 아닙니다. S2는 일반적으로 수냉되고, S1, S5 및 S6는 유냉되며, S7은 큰 단면을 제외하고 일반적으로 공냉되며, 큰 단면은 유냉됩니다.
이 표에 있는 세 등급의 기계적 특성은 S 그룹이 때때로 비공구 작업에 고려되는 이유입니다. 205 °C (400 °F) 템퍼에서 S5는 2345 MPa (340 ksi) 인장강도와 206 J의 무노치 충격 에너지에 도달하며, S7은 650 °C (1200 °F) 템퍼에서 358 J에 도달하면서도 1240 MPa (180 ksi)를 유지합니다. 강도와 인성은 공구강에서 흔치 않은 방식으로 템퍼링 범위 전반에 걸쳐 함께 움직이며, 650 °C 행에서 이것이 가장 명확하게 나타납니다: 경도는 30대 후반으로 떨어지고 충격 에너지는 약 한 자릿수 증가합니다.
표 7. S1, 상온 공칭 기계적 특성
| 상태 | 인장, MPa | 인장, ksi | 0.2% 항복, MPa | 0.2% 항복, ksi | 연신율, % | 단면 수축률, % | 경도 | 충격, J | 충격, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 925 °C (1700 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링: | |||||||||
| 어닐링된 | 690 | 100 | 415 | 60 | 24 | 52 | 96 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2070 | 300 | 1895 | 275 | — | — | 57.5 | 249 | 184 |
| 315 °C (600 °F) | 2025 | 294 | 1860 | 270 | 4 | 12 | 54 | 233 | 172 |
| 425 °C (800 °F) | 1790 | 260 | 1690 | 245 | 5 | 17 | 50.5 | 203 | 150 |
| 540 °C (1000 °F) | 1680 | 244 | 1525 | 221 | 9 | 23 | 47.5 | 230 | 170 |
| 650 °C (1200 °F) | 1345 | 195 | 1240 | 180 | 12 | 37 | 42 | — | — |
표 7. S5, 상온 공칭 기계적 특성
| 상태 | 인장, MPa | 인장, ksi | 0.2% 항복, MPa | 0.2% 항복, ksi | 연신율, % | 단면 수축률, % | 경도 | 충격, J | 충격, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 870 °C (1600 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링: | |||||||||
| 어닐링된 | 725 | 105 | 440 | 64 | 25 | 50 | 96 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2345 | 340 | 1930 | 280 | 5 | 20 | 59 | 206 | 152 |
| 315 °C (600 °F) | 2240 | 325 | 1860 | 270 | 7 | 24 | 58 | 232 | 171 |
| 425 °C (800 °F) | 1895 | 275 | 1690 | 245 | 9 | 28 | 52 | 243 | 179 |
| 540 °C (1000 °F) | 1515 | 220 | 1380 | 200 | 10 | 30 | 48 | 188 | 139 |
| 650 °C (1200 °F) | 1035 | 150 | 1170 | 170 | 15 | 40 | 37 | — | — |
표 7. S7, 상온 공칭 기계적 특성
| 상태 | 인장, MPa | 인장, ksi | 0.2% 항복, MPa | 0.2% 항복, ksi | 연신율, % | 단면 수축률, % | 경도 | 충격, J | 충격, ft·lbf |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 940 °C (1725 °F)에서 팬 냉각 후 단일 템퍼링: | |||||||||
| 어닐링된 | 640 | 93 | 380 | 55 | 25 | 55 | 95 HRB | — | — |
| 205 °C (400 °F) | 2170 | 315 | 1450 | 210 | 7 | 20 | 58 | 244 | 180 |
| 315 °C (600 °F) | 1965 | 285 | 1585 | 230 | 9 | 25 | 55 | 309 | 228 |
| 425 °C (800 °F) | 1895 | 275 | 1410 | 205 | 10 | 29 | 53 | 243 | 179 |
| 540 °C (1000 °F) | 1820 | 264 | 1380 | 200 | 10 | 33 | 51 | 324 | 239 |
| 650 °C (1200 °F) | 1240 | 180 | 1035 | 150 | 14 | 45 | 39 | 358 | 264 |
출처: ASM Handbook Vol.1, Wrought Tool Steels 항목, Table 7. 어닐링된 행은 공급 상태(as-supplied condition)를 나타냅니다. 출처 각주: (a) 연신율은 50 mm (2 in.) 게이지 길이에서 측정, (b) Charpy V-노치, (c) Charpy 무노치. L 등급은 노치 시험 기준으로, S 등급은 무노치 시험 기준으로 제시되어 있으므로 두 그룹의 충격 열은 서로 비교할 수 없습니다. 대시(-)는 출처에 값이 없음을 의미합니다.
두 표를 함께 읽기
이 수치와 관련하여 세 가지 주의 사항이 있습니다. 첫째는 출처 각주에서 이미 언급한 것으로, L 등급은 샤르피 V-노치 시험으로, S 등급은 무노치 시험으로 인용되므로 한 표의 충격 수치는 다른 표의 수치와 비교할 수 없습니다. 둘째는 모든 값이 단일 출처의 상온 공칭 값이며, 강도와 연신율은 단면 크기, 실제 오스테나이트화 온도 및 템퍼링 횟수에 따라 달라지는데, 이 중 어느 것도 표 변수에 포함되지 않습니다. 셋째는 어닐링 행의 경도 수치는 로크웰 B 스케일이고 경화 행은 로크웰 C 스케일이므로, 어닐링 경도는 작업 경도가 아니라 가공성 지표입니다.
스케일 간 변환, 그리고 96 HRB 어닐링 상태와 54 HRC 작업 상태를 직접 비교할 수 없는 이유는 비커스-로크웰 C 변환 페이지에 있습니다. W 그룹 및 O 그룹 특성은 공구강 특성 차트에, 이들 각 등급이 온도에서 유지하는 경도는 공구강 고온 경도 차트에, 그리고 전체 계열의 충격 에너지는 공구강 충격 인성 차트에 있습니다. Aobo Steel은 L6 및 S7을 단조 및 열간 압연 봉재로 공급하며, 밀 시트의 어닐링 경도는 동일한 표를 따릅니다.
출처: ASM Handbook, Vol 1, Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys.