8620강의 특성: 구성, 경도 및 용도
8620(AISI/SAE 8620)은 저탄소 니켈-크롬-몰리브덴 합금강으로, 침탄 경화 처리를 위해 제조되었습니다. 기어, 축, 핀 등 단단하고 내마모성이 뛰어난 표면과 강하고 연성 있는 내부 구조가 필요한 부품에 널리 사용되는 침탄강 중 하나입니다. 중국 표준에서는 20CrNiMo에 해당합니다.
8620은 공구강이 아닙니다. 표면 경화형 공업용강입니다. 탄소 함량이 약 0.20%에 불과하기 때문에 공구강 수준의 경도로 전체 경화를 할 수 없습니다. 완전히 경화되더라도 이 정도의 탄소 함량에서는 마르텐사이트의 경도가 약 40~45 HRC에 그칩니다. 표면 경도는 담금질 전에 외층에 탄소를 풍부하게 하는 침탄 처리를 통해 얻을 수 있습니다.
화학적 조성
| 요소 | AISI 8620 |
| 탄소 © | 0.18–0.23% |
| 망간(Mn) | 0.70–0.90% |
| 실리콘(Si) | 0.15–0.35% |
| 니켈(Ni) | 0.40–0.70% |
| 크롬(Cr) | 0.40–0.60% |
| 몰리브덴(Mo) | 0.15–0.25% |
| 인(P) | 0.035% 최대 |
| 황(S) | 0.040% 최대 |
니켈은 코어에 인성을 부여합니다. 크롬과 몰리브덴은 오일 퀜칭 시 표면 경도를 최대로 끌어올리는 데 필요한 침탄층의 경화성을 제공하며, 몰리브덴은 또한 템퍼 취성 위험을 줄여줍니다. 이러한 합금 성분들은 장시간의 침탄 공정 동안 미세한 결정립 구조를 유지하는 데 기여합니다.
동등한 등급
| 기준 | 지정 |
| AISI/SAE | 8620 |
| GB(중국) | 20CrNiMo |
| JIS(일본) | SNCM220 |
| DIN / EN | 21NiCrMo2 (1.6523) |
8620은 어떻게 사용되나요?
8620은 거의 항상 침탄 처리된 상태로 공급 및 사용됩니다. 완성된 부품은 내마모성을 위한 단단한 표면층과 충격 및 굽힘 하중을 견딜 수 있는 부드럽고 강인한 심층, 이렇게 두 개의 뚜렷한 영역으로 나뉩니다.
완전 침탄 및 템퍼링 공정을 거치면 중심부는 30~42 HRC의 경도를 가지며 우수한 인성과 연성을 나타냅니다. 침탄된 표면은 58~63 HRC의 경도에 도달하며, 침탄 시간과 온도에 따라 침탄층 깊이는 일반적으로 0.5~2.0 mm입니다.
일반적인 열처리 순서는 다음과 같습니다.
- 목표 침탄 깊이에 따라 수 시간 동안 탄소가 풍부한 분위기에서 약 925°C로 침탄 처리합니다.
- 식힌 다음 약 840~870°C로 다시 가열하여 결정립을 미세화합니다.
- 오일 담금질.
- 케이스의 경도를 유지하기 위해 약 150~200°C에서 템퍼링하십시오.
응용 프로그램
8620은 단단한 표면과 견고한 내부가 동시에 필요한 부품에 적합합니다.
- 자동차 변속기 기어
- 차동 기어 및 피니언
- 캠축 및 캠팔로워
- 킹핀과 손목핀
- 부싱 및 베어링
- 중하중 샤프트
- 체인 링크와 핀
견고한 중심부는 충격 및 굽힘 하중을 견디고, 단단한 외피는 마모에 강하고 표면 피로 강도를 향상시킵니다. 또한, 침탄층은 유익한 압축 잔류 응력을 유지하여 피로 수명을 더욱 연장합니다.
8620 vs 공구강
8620과 공구강은 서로 다른 문제를 해결하는 데 사용됩니다. 아래 표는 8620과 공구강을 비교한 것입니다. 디2, 일반적으로 사용되는 전체 경화형 냉간 가공 공구강입니다.
| 측면 | 8620 (침탄 처리) | D2 공구강 |
| 탄소 함량 | ~0.20% | ~1.50% |
| 경화 방법 | 침탄 후 담금질 | 공기 중에서 경화 |
| 표면 경도 | 58–63 HRC | 58–60 HRC |
| 코어 경도 | 30–42 HRC | 58~60 HRC (표면과 동일) |
| 마모 깊이 한계 | 케이스 두께(최대 약 2mm) | 전체 섹션을 통해 |
| 재분쇄 가능성 | 한정된 경우, 해당 케이스는 소모됩니다. | 좋네요, 그 구간은 힘들었어요. |
| 강인함 | 훌륭하고 견고한 코어 | 보통의 |
| 주요 용도 | 기어, 축, 핀 | 다이, 펀치, 절삭 공구 |
| 상대적 비용 | 낮추다 | 더 높은 |
8620이 공구강을 대체할 수 없는 이유는 무엇일까요?
8620 부품의 경도는 얇은 침탄층에만 국한되어 있어 사용에 제약이 있습니다. 반복적인 재연마가 불가능한데, 재연마할 때마다 침탄층의 일부가 제거되고, 침탄층이 완전히 닳아 없어지면 부품이 빠르게 마모되기 때문입니다. 반면, 전체가 경화된 공구강은 여러 번 재연마할 수 있습니다. 같은 이유로 8620은 절삭 공구에도 적합하지 않습니다. 절삭날의 경도가 침탄층의 경도에 비례하기 때문에 침탄층이 마모되면 절삭날도 무뎌지기 때문입니다. 또한, 8620은 고온 가공에도 적합하지 않습니다. 고온 가공 시에는 침탄층이 과도하게 경화되어 내부가 고온 강도를 유지하기 어렵고, 고압축 금형 가공에도 적합하지 않습니다. 고압축 금형 가공의 경우, 60 HRC 정도의 침탄층이라도 너무 얇아 무거운 성형 하중을 견디지 못합니다. 내부가 연약하여 침탄층 아래에서 변형되면서 침탄층에 균열이나 박리가 발생할 수 있습니다.
8620이 올바른 선택인 경우
8620강은 굽힘 및 충격 하중을 받는 기어와 축에 적합한 소재이며, 뛰어난 강도를 요구합니다. 마모가 표면에 집중되는 경우, 복잡한 형상으로 인해 전체 경화 처리 시 변형이 심한 경우, 그리고 침탄층이 압축 잔류 응력을 발생시켜 높은 피로 저항성이 중요한 경우에 특히 효과적입니다.
흔히 잘못 알려진 사실들
“"8620은 공구강처럼 경화시킬 수 있습니다."” 불가능합니다. 탄소 함량이 약 0.20% 정도인 경우, 일반적인 담금질로는 유용한 경도를 가진 마르텐사이트를 형성할 수 없습니다. 표면을 먼저 침탄 처리해야 합니다.
“8620은 더 저렴한 대안입니다.” 오1 또는 A2 "죽을 위해."” 그렇지 않습니다. 부드러운 심재와 얇은 외피 때문에 다이 또는 절삭 공구에 적합하지 않으며, 8620 다이는 금방 파손될 것입니다.
“8620과 D2는 둘 다 크롬을 함유하고 있다는 점에서 유사합니다.” 그렇지 않습니다. D2는 약 12%의 크롬을 함유하고 있는데, 이 크롬은 탄화물을 형성하여 내마모성을 향상시킵니다. 8620은 경화성을 위해서만 0.4~0.6%의 크롬을 함유하고 있습니다. 같은 원소이지만 용도와 함량이 매우 다릅니다.