고속 절삭(HSC)용 공구강 선정
고속 절삭(HSC)은 매우 높은 절삭 속도와 재료 제거율로 작동하여 공구-공작물 접촉면에서 극심한 변형률과 온도를 발생시킵니다. 소성 변형으로 인해 전단 변형률은 2~5에 달하고 변형률은 최대 10까지 증가합니다.5에스-1 (현지에서 10명까지 도달)7에스-1계면 온도가 종종 1000℃를 초과하는 경우도 있습니다.
이러한 온도에서는 공구 성능이 더 이상 상온 경도에 의해 좌우되지 않습니다. 공구 파손은 주로 확산 마모(크레이터 형성), 측면 마모, 날끝 파손 및 급격한 열 연화에 의해 발생합니다. 고온에서 경도가 감소하면 소성 변형과 마모가 가속화되어 절삭날 안정성이 상실됩니다.
주요 선정 요소
In HSC, material selection is primarily limited by high-temperature performance rather than conventional hardness or strength. The key is maintaining cutting-edge integrity under combined thermal and mechanical loading. For standard cutting tools such as hobs and broaches, the grade options are in the HSS cutting tool selection guide.
고온 경도(적색 경도)
이것이 가장 중요한 제약 조건입니다. 강철은 600~1000°C 이상에서 경도를 유지하고 템퍼링으로 인한 연화에 저항해야 합니다. 경도가 절삭 온도 이하로 떨어지면 날이 소성 변형되어 마모율이 급격히 증가합니다.
내마모성
내마모성은 기지 경도와 탄화물 특성에 따라 달라집니다. 미세하고 균일하게 분포된 탄화물(MC, M6C)은 마모 및 확산 마모에 대한 저항성을 향상시킵니다. 그러나 탄화물 함량이 과도하거나 조대한 탄화물은 취성을 증가시키고 열 순환 과정에서 모서리 파손을 촉진합니다.
강인함
열 순환과 간헐적인 절삭 하중은 반복적인 기계적 충격을 유발합니다. 인성이 부족하면 특히 밀링이나 단속 절삭 시 미세 파손 및 날끝 손상이 발생합니다. 합금 함량을 높여 내마모성을 향상시키면 일반적으로 인성이 저하되므로 절삭 조건에 맞는 균형을 찾아야 합니다.
추천 공구강
AISI M42 공구강 | 1.3247 | SKH59
M42는 절삭 온도가 주요 제한 요소인 경우에 사용됩니다. 약 8%의 코발트 함량은 2차 경화를 향상시키고 열 연화를 지연시켜 68~70 HRC의 가공 경도를 가능하게 합니다.
이 소재는 절삭 온도가 높은 상태로 유지되는 티타늄 합금 및 니켈계 초합금 가공에 적합합니다. M4에 비해 인성이 낮으므로, 파손을 방지하기 위해서는 안정적인 절삭 조건과 견고한 설정 관리가 필요합니다.
AISI T15 (텅스텐-바나듐-코발트 고속도강)
T15는 마모가 주요 파손 원인일 때 선택됩니다. 높은 바나듐 함량(~5%)은 다량의 단단한 MC 탄화물을 형성하여 M2와 같은 기존 HSS 등급에 비해 내마모성을 크게 향상시킵니다.
이 소재는 모서리 마모가 주된 고강도, 고장력 소재에 적합합니다. 하지만 인성이 낮아 단속 절삭에는 사용이 제한적입니다.
AISI M4 (고바나듐 고속도강)
M4는 내마모성이 중요하지만 일정 수준의 인성도 요구되는 조건에 사용됩니다. 약 4%의 바나듐을 함유하고 있어 T15보다 우수한 인성을 유지하면서 뛰어난 내마모성을 제공합니다.
일반적인 경도는 62~64 HRC입니다. 날끝 안정성과 칩 발생 저항성이 요구되는 주철, 황동 및 경화강 가공에 적합합니다.
분말야금(P/M) 강재(예: ASP 60 / CPM Rex 76)
분말야금강은 균일한 미세구조를 형성함으로써 기존 고속도강(HSS)의 탄화물 편석 문제를 해결합니다. 이를 통해 사용 가능한 인성을 유지하면서 합금 함량을 높일 수 있습니다.
이러한 강재는 일반적으로 67~69 HRC의 경도를 가지며 고온, 마모 및 충격이 복합적으로 작용하는 조건에서도 더욱 안정적인 성능을 제공합니다. 고온 경도와 모서리 안정성이 모두 요구되는 고강도(HSC) 응용 분야에 적합합니다.
요약표
| 공구강 등급 | 경도 | 주요 특징 | 주요 이점 |
| AISI M42 | 68–70 HRC | 고함량 Co (~8%) | 고온 절삭 온도에서도 경도를 유지합니다. |
| AISI T15 | 최대 67 HRC | 고V + Co | 내마모성이 뛰어남 |
| AISI M4 | 62–64 HRC | 균형 잡힌 비타민 함량 | 우수한 내마모성과 함께 향상된 인성 |
| P/M 스틸 | 67~69 HRC | 균일한 미세 구조 | 복합 조건에서도 안정적인 성능 |
