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

상태인장, MPa인장, ksi0.2% 항복, MPa0.2% 항복, ksi연신율, %단면 수축률, %경도충격, J충격, ft·lbf
855 °C (1575 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링:
어닐링된71010351074255096 HRB——
205 °C (400 °F)20002901790260515542821
315 °C (600 °F)179026016552401030521914
425 °C (800 °F)155022513802001235472619
540 °C (1000 °F)127518511701701545413929
650 °C (1200 °F)93013576011025553012592

표 7. L6, 상온 공칭 기계적 특성

상태인장, MPa인장, ksi0.2% 항복, MPa0.2% 항복, ksi연신율, %단면 수축률, %경도충격, J충격, ft·lbf
845 °C (1550 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링:
어닐링된6559538055255593 HRB——
315 °C (600 °F)200029017902604954129
425 °C (800 °F)15852301380200820461813
540 °C (1000 °F)134519511001601230422317
650 °C (1200 °F)9651408301202048328160

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

상태인장, MPa인장, ksi0.2% 항복, MPa0.2% 항복, ksi연신율, %단면 수축률, %경도충격, J충격, ft·lbf
925 °C (1700 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링:
어닐링된69010041560245296 HRB——
205 °C (400 °F)20703001895275——57.5249184
315 °C (600 °F)2025294186027041254233172
425 °C (800 °F)1790260169024551750.5203150
540 °C (1000 °F)1680244152522192347.5230170
650 °C (1200 °F)13451951240180123742——

표 7. S5, 상온 공칭 기계적 특성

상태인장, MPa인장, ksi0.2% 항복, MPa0.2% 항복, ksi연신율, %단면 수축률, %경도충격, J충격, ft·lbf
870 °C (1600 °F)에서 유냉 후 단일 템퍼링:
어닐링된72510544064255096 HRB——
205 °C (400 °F)2345340193028052059206152
315 °C (600 °F)2240325186027072458232171
425 °C (800 °F)1895275169024592852243179
540 °C (1000 °F)15152201380200103048188139
650 °C (1200 °F)10351501170170154037——

표 7. S7, 상온 공칭 기계적 특성

상태인장, MPa인장, ksi0.2% 항복, MPa0.2% 항복, ksi연신율, %단면 수축률, %경도충격, J충격, ft·lbf
940 °C (1725 °F)에서 팬 냉각 후 단일 템퍼링:
어닐링된6409338055255595 HRB——
205 °C (400 °F)2170315145021072058244180
315 °C (600 °F)1965285158523092555309228
425 °C (800 °F)18952751410205102953243179
540 °C (1000 °F)18202641380200103351324239
650 °C (1200 °F)12401801035150144539358264

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.