공구강용 ASTM 결정립도 차트

ASTM 결정립도 번호가 측정하는 것

ASTM 결정립도 번호는 측정값이 아니라 개수이다. 100배율로 현미경 사진을 찍고, 그 사진의 1제곱인치 안에 들어오는 결정립을 세어 그 개수를 결정립도 번호로 환산한다. 100배에서 1제곱인치당 n개의 결정립을 세면 n은 2의 G 빼기 1 제곱과 같다는 관계로 번호 G가 나오며, 이를 정리하면 G는 1 더하기 n의 로그 나누기 2의 로그가 된다. 결정립 개수가 두 배가 되면 번호는 정확히 한 단계 올라가므로, 눈금의 각 단계는 그 1제곱인치 안의 결정립 수를 절반으로 줄인다. 표를 반대 방향으로 따라가면 한 단계는 평균 결정립 직경을 약 1.41배, 즉 개수 두 배가 고정하는 2의 제곱근만큼 줄인다.

결정립 사이의 경계는 시편을 연마하고 에칭한 뒤에야 나타나므로, 결정립도 판독값은 에칭과 판독 배율과 함께 기재된다. 개수는 합금에 영향을 받지 않으므로 탄소강 봉재, 스테인리스 스트립, 공구강 블록에 같은 눈금이 쓰인다.

결정립도 번호와 평균 결정립 직경

ASTM 번호에 따른 평균 직경과 구간

출처, ASTM 결정립도 번호, 출처의 인쇄 페이지 67의 표 8.1, 이는 참조한 사본의 PDF 페이지 71에 해당. 값은 렌더링된 페이지 이미지에서 판독함.

평균 직경은 마이크론으로 주어지며, 1마이크론은 0.001 mm이다. 상대 크기 열은 출처 자체의 눈금 구간 분류이며, 각 구간은 세 개의 번호 폭이고 첫 구간만 마이너스 1과 0을 포함한다.

크기가 어느 구간에 속하는지

표의 오른쪽 열은 별도의 측정값이 아니라 출처 자체의 눈금 분류 방식이다. 매우 조대는 마이너스 1과 0을 포함하며 대형 잉곳이나 용융점 근처에서 오래 유지된 강에서만 나타난다. 조대는 1에서 3, 중간은 4에서 6, 미세는 7에서 9를 포함하며, 이 범위가 일반적인 오스테나이트화와 담금질이 도달하는 구간이다. 매우 미세는 10에서 12, 초미세는 13에서 15를 포함하며, 둘 다 결정립을 억제하는 처리가 강에 필요하다. 밀 시험성적서의 8과 다이 블록의 8은 같은 8이다.

오스테나이트화가 결정립도를 정하는 방식

결정립도는 강이 오스테나이트 상태일 때 정해지므로 오스테나이트화 단계가 이를 결정한다. 강을 오스테나이트 범위로 가열하면 새로운 오스테나이트 결정립은 펄라이트가 소모된 직후, 결정립 성장이 진행될 시간을 갖기 전에 가장 작다. 결정립 성장은 결정립계의 표면 장력에 의해 구동되며 작은 결정립이 줄어들고 큰 결정립이 그 자리를 차지하는 방식으로 일어나므로, 강이 뜨거워지면 평균 크기는 한 방향으로만 진행된다. 가장 작은 시작 크기에 도달하는 방법은 두 가지이다. 가열 속도가 빠르면 오스테나이트가 더 많은 곳에서 핵생성되고, 시작 조직이 미세하면 새로운 결정립이 옛 경계에서 핵생성되므로 오스테나이트도 미세해진다. 범위 내에서 더 낮은 오스테나이트화 온도와 더 짧은 유지는 성장할 시간과 구동력을 모두 줄인다.

강을 변태를 거쳐 반복 순환시키는 것이 다른 수단이다. 각 회차는 오스테나이트 범위로 가열하고 짧게 유지한 뒤 담금질하며, 각 회차는 이전보다 미세한 조직에서 시작하므로 결정립도 번호는 매 사이클마다 올라간다. 이 사이클을 여러 번 반복하는 것이 등급을 바꾸지 않고 매우 미세 및 초미세 번호에 도달하는 표준 방법이다.

공구강 작업에서 이 번호가 중요한 이유

오스테나이트 결정립이 미세하면 마르텐사이트도 미세해지는데, 마르텐사이트의 래스와 플레이트 크기가 이전 오스테나이트를 따르기 때문이다. 인성이 그에 따라가는 특성이며, 이것이 충격 용도로 쓰일 공구강에서 결정립도 판독값이 중요한 실질적 이유이다. 같은 등급의 두 히트를 같은 경도로 담금질해도 이 눈금에서 두세 단계 차이가 날 수 있고 사용 중 거동이 달라진다. 이 번호는 주문한 내용과 대조하기 가장 쉬운 항목이기도 하므로 경도 및 납품 상태와 함께 발주서에 기재되어야 하고, 강과 함께 돌아오는 시험성적서에도 기재되어야 한다. 작은 시험편에서 얻은 판독값은 그 시험편에 적용되며, 시험편에 적용한 열처리가 부품에 적용한 열처리와 일치해야 둘을 비교할 수 있다.

관련 참조 데이터

번호를 정하는 온도는 다음에 있습니다: 공구강 어닐링 및 노멀라이징 온도 차트 및 공구강 단조 온도 가이드, 등급별 전체 경화 및 템퍼링 순서는 다음에 있습니다: 공구강 열처리 가이드. 저희가 보유하고 출하하는 등급에는 다음이 포함됩니다: D2 공구강 그리고 H13 공구강, 그리고 그 열처리 단계는 다음에 정리되어 있습니다: D2 열처리 가이드. 그 열처리에서 나오는 미세조직의 거동은 다음에서 다룹니다: 공구강 충격 인성 차트.

Metallurgy of Steel for Bladesmiths and Others Who Heat Treat and Forge Steel (John D. Verhoeven)에서 편집한 참고 데이터. 표 8.1은 책의 67페이지에 인쇄되어 있으며, 이는 참조한 사본의 PDF 페이지 71에 해당한다. 이 표는 저희 규격이 아니라 공개된 참고 자료이다.