공구강 파괴인성 차트 (K1c)
8가지 일반 공구강 등급에 대한 MPa root metre 단위의 파괴인성으로, 세 가지 단조 압하율에서 채취한 굽힘 시편을 세 가지 온도에서 템퍼링하여 측정하였으며, 각 시편이 시험된 경도를 함께 표시하였다. 공개된 실무를 요약한 참고 자료이며 Aobo Steel의 규격이 아니다.
값의 획득 방법
이 페이지의 모든 수치는 동일한 8가지 등급에 대해 세 가지 인성 시험을 동시에 수행한 하나의 실험실 프로그램에서 나온 것이므로 서로 비교하여 읽을 수 있다. 강재는 432 mm 원형 전기슬래그 재용해 잉곳으로 공급되었다. 각 등급의 시료는 146~173 mm 원형 봉에서 절단되었고, 각 시료의 일부는 89 mm 정사각형 및 38 mm 정사각형으로 단조되었으며, 이는 88, 95, 99 퍼센트로 기재된 세 가지 총 단조 압하율을 제공한다.
파괴인성은 114 mm x 25 mm x 13 mm의 표준 굽힘 시편으로 측정되었으며, 25 mm 치수에서 약간 크게 가공하고, 노치를 넣고, 열처리한 후 실온에서 시험하기 전에 최종 가공하였다. 각 등급당 세 가지 템퍼링 온도 각각에서 2개 및 일부 3개 시편을 템퍼링하였으며, 이 때문에 대부분의 행에 두 개의 시험값이 있고 H13 행에는 세 개가 있다. 경도는 시험 후 모든 시편에서 측정되었으므로 HRC 열은 공칭 수치가 아니라 해당 시편이 실제로 시험된 경도이다.
인성 값은 MPa root metre로 주어지며 K1c, 즉 평면 변형 파괴인성으로 표기된다. 오스테나이트화 조건과 담금질은 등급에 따라 다르며 각 표 아래의 표 주석에 기재되어 있다.
유냉 경화 등급(L6 및 O2)의 파괴인성
단조 압하율, 단면 크기, 템퍼링 온도 및 경도에 따른 K1c
| 등급 | 단조 압하율 | 단면 크기 | 템퍼링 온도 | K1c (MPa√m) | 평균 K1c | HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| L6 | 99% | 38 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 20.86, 18.50 | 19.7 | 60.0 |
| L6 | 95% | 89 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 23.19, 22.14 | 22.7 | 59.5 |
| L6 | 88% | 171 mm 원형 | 149 °C, 1h | 26.11, 25.39 | 25.7 | 58.5 |
| L6 | 99% | 38 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 24.76, 24.79 | 24.8 | 57.0 |
| L6 | 95% | 89 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 26.04, 24.86 | 25.5 | 57.0 |
| L6 | 88% | 171 mm 원형 | 204 °C, 1h | 28.53, 28.11 | 28.3 | 56.5 |
| L6 | 99% | 38 mm 정사각형 | 288 °C, 1h | 27.15, 26.03 | 26.6 | 54.5 |
| L6 | 95% | 89 mm 정사각형 | 288 °C, 1h | 25.71, 27.42 | 26.6 | 54.5 |
| L6 | 88% | 171 mm 원형 | 288 °C, 1h | 29.12, 30.32 | 29.7 | 53.5 |
| O2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 18.37, 17.50 | 17.9 | 62.0 |
| O2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 19.31, 19.45 | 19.4 | 62.0 |
| O2 | 88% | 159 mm 원형 | 149 °C, 1h | 19.80, 19.84 | 19.8 | 62.0 |
| O2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 19.82, 18.94 | 19.4 | 59.5 |
| O2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 21.23, 20.72 | 21.0 | 59.0 |
| O2 | 88% | 159 mm 원형 | 204 °C, 1h | 21.62, 21.49 | 21.6 | 59.0 |
| O2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 288 °C, 1h | 18.66, 18.37 | 18.5 | 56.5 |
| O2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 288 °C, 1h | 18.77, 19.11 | 18.9 | 56.5 |
| O2 | 88% | 159 mm 원형 | 288 °C, 1h | 20.31, 20.32 | 20.3 | 56.0 |
출처, 표 II, 금형 및 다이용 공구 재료의 AISI L6 및 O2 파괴 인성 시험 결과 (G. Krauss 및 H. Nordberg 편).
단조 압하율은 432 mm 잉곳으로부터의 총 압하율이다. L6는 830 °C에서 5분간 염욕 오스테나이트화 후 유냉하였고, O2는 802 °C에서 5분간 염욕 처리 후 유냉하였다. 각 행의 두 값은 별도 시편에 대한 개별 시험 결과이며 평균 열은 이들의 산술 평균이다.
D3 및 A6의 파괴인성
시편에 예비균열을 도입하여 시험할 수 있었던 경우의 K1c
| 등급 | 단조 압하율 | 단면 크기 | 템퍼링 온도 | K1c (MPa√m) | 평균 K1c | HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D3 | 99% | 38 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 33.54, 33.67 | 33.7 | 58.0 |
| D3 | 99% | 38 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 32.76 | 32.8 | 55.5 |
| A6 | 99% | 38 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 21.81, 21.53 | 21.7 | 59.5 |
| A6 | 95% | 89 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 24.63, 21.80 | 23.2 | 61.0 |
| A6 | 88% | 173 mm 원형 | 149 °C, 1h | 24.34, 25.80 | 25.1 | 59.5 |
| A6 | 99% | 38 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 21.95, 20.25 | 21.1 | 53.0 |
| A6 | 95% | 89 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 21.63, 21.77 | 21.7 | 54.0 |
| A6 | 88% | 173 mm 원형 | 371 °C, 1h | 22.95, 23.17 | 23.1 | 52.5 |
| A6 | 99% | 38 mm 정사각형 | 496 °C, 1h | 28.41, 27.09 | 27.7 | 49.0 |
| A6 | 95% | 89 mm 정사각형 | 496 °C, 1h | 29.60, 29.46 | 29.5 | 49.5 |
| A6 | 88% | 173 mm 원형 | 496 °C, 1h | 30.06, 29.05 | 29.6 | 48.0 |
출처, 표 III, 금형 및 다이용 공구 재료의 AISI D3 및 A6 파괴 인성 시험 결과.
D3는 시험된 9가지 조건 중 7가지에서 예비균열 도입 중 균열이 발생하였으므로 표에 있는 두 가지 조건만 유효한 값을 산출하였고 출처는 나머지에 대한 수치를 제공하지 않는다. D3는 968 °C에서 25분간 염욕 오스테나이트화 후 유냉하였고, A6는 843 °C에서 25분간 염욕 처리 후 공냉하였다.
공냉 경화 냉간 가공 등급(A2 및 D2)의 파괴인성
단조 압하율, 단면 크기, 템퍼링 온도 및 경도에 따른 K1c
| 등급 | 단조 압하율 | 단면 크기 | 템퍼링 온도 | K1c (MPa√m) | 평균 K1c | HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 21.05, 20.69 | 20.9 | 63.0 |
| A2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 149 °C, 1h | 21.58, 20.78 | 21.2 | 63.5 |
| A2 | 88% | 159 mm 원형 | 149 °C, 1h | 20.80, 20.90 | 20.9 | 63.0 |
| A2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 22.08, 22.50 | 22.3 | 61.0 |
| A2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 22.58, 21.46 | 22.0 | 61.0 |
| A2 | 88% | 159 mm 원형 | 204 °C, 1h | 21.40, 21.52 | 21.5 | 61.0 |
| A2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 22.31, 22.30 | 22.3 | 58.0 |
| A2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 21.41, 21.96 | 21.7 | 57.5 |
| A2 | 88% | 159 mm 원형 | 371 °C, 1h | 21.74, 22.09 | 21.9 | 57.5 |
| D2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 28.84, 28.35 | 28.6 | 60.0 |
| D2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 36.77, 36.58 | 36.6 | 59.5 |
| D2 | 88% | 167 mm 원형 | 204 °C, 1h | 45.35, 40.08, 41.00 | 42.1 | 59.0 |
| D2 | 88% | 167 mm 원형, 횡방향 | 204 °C, 1h | 25.00 | 25.0 | 60.0 |
| D2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 30.07, 30.62 | 30.4 | 56.5 |
| D2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 371 °C, 1h | 38.63, 38.83 | 38.7 | 57.0 |
| D2 | 88% | 167 mm 원형 | 371 °C, 1h | 44.18, 46.32 | 45.2 | 57.0 |
| D2 | 99% | 38 mm 정사각형 | 538 °C, 1h | 24.85, 25.48 | 25.2 | 54.5 |
| D2 | 95% | 89 mm 정사각형 | 538 °C, 1h | 27.71, 29.87 | 28.8 | 57.5 |
| D2 | 88% | 167 mm 원형 | 538 °C, 1h | 33.12, 32.62 | 32.9 | 58.5 |
출처, 표 IV, 금형 및 다이용 공구 재료의 AISI A2 및 D2 파괴 인성 시험 결과.
A2는 954 °C에서 25분간 염욕 오스테나이트화 후 공냉하였고, D2는 1010 °C에서 25분간 염욕 처리 후 공냉하였다. 204 °C에서 템퍼링된 88 퍼센트 행에 횡방향으로 표시된 것은 167 mm 원형 봉을 따라가 아니라 가로질러 절단한 단일 시편이며, 표에서 유일한 횡방향 판독값이므로 별도로 기재되었다.
열간 가공 및 내충격 등급(H13 및 S7)의 파괴인성
단조 압하율, 단면 크기, 템퍼링 온도 및 경도에 따른 K1c
| 등급 | 단조 압하율 | 단면 크기 | 템퍼링 온도 | K1c (MPa√m) | 평균 K1c | HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| H13 | 99% | 38 mm 정사각형 | 538 °C, 2h + 2h | 29.76, 29.89, 29.21 | 29.6 | 53.5 |
| H13 | 95% | 89 mm 정사각형 | 538 °C, 2h + 2h | 28.19, 27.92, 28.18 | 28.1 | 53.5 |
| H13 | 88% | 154 mm 원형 | 538 °C, 2h + 2h | 27.63, 26.98, 27.54 | 27.4 | 53.5 |
| H13 | 99% | 38 mm 정사각형 | 593 °C, 2h + 2h | 41.25, 37.50, 38.71 | 39.2 | 48.0 |
| H13 | 95% | 89 mm 정사각형 | 593 °C, 2h + 2h | 34.42, 32.74, 31.98 | 33.0 | 47.5 |
| H13 | 88% | 154 mm 원형 | 593 °C, 2h + 2h | 35.90, 38.24 | 37.1 | 47.5 |
| H13 | 99% | 38 mm 정사각형 | 621 °C, 2h + 2h | 87.84, 88.85, 87.74 | 88.0 | 40.0 |
| H13 | 95% | 89 mm 정사각형 | 621 °C, 2h + 2h | 55.02, 80.62, 77.20 | 71.0 | 40.0 |
| H13 | 88% | 154 mm 원형 | 621 °C, 2h + 2h | 59.96, 60.61 | 60.3 | 40.5 |
| S7 | 99% | 38 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 34.67, 34.41 | 34.5 | 57.0 |
| S7 | 95% | 89 mm 정사각형 | 204 °C, 1h | 35.02, 35.97 | 35.5 | 56.5 |
| S7 | 88% | 154 mm 원형 | 204 °C, 1h | 32.99, 33.11 | 33.0 | 56.0 |
| S7 | 99% | 38 mm 정사각형 | 496 °C, 1h | 38.90, 38.41 | 38.6 | 53.0 |
| S7 | 95% | 89 mm 정사각형 | 496 °C, 1h | 39.48, 39.27 | 39.4 | 52.0 |
| S7 | 88% | 154 mm 원형 | 496 °C, 1h | 34.28, 35.13 | 34.7 | 51.5 |
| S7 | 99% | 38 mm 정사각형 | 538 °C, 1h | 40.48, 40.25 | 40.4 | 51.5 |
| S7 | 95% | 89 mm 정사각형 | 538 °C, 1h | 40.39, 42.93 | 41.7 | 51.0 |
| S7 | 88% | 154 mm 원형 | 538 °C, 1h | 32.21, 33.10 | 32.7 | 50.5 |
출처, 표 V, 금형 및 다이용 공구 재료의 AISI H13 및 S7 파괴 인성 시험 결과.
H13은 1024 °C 염욕에서 25분간 오스테나이트화 후 공랭했고, S7은 941 °C 염욕에서 25분간 오스테나이트화 후 공랭했습니다. H13 행은 각 온도에서 2시간씩 2회 템퍼링했으며, 이는 2차 경화 피크 때문에 데이터시트에서 요구하는 방식입니다.
여덟 가지 강종을 나란히 비교한 결과
일반적인 작업 경도에서 이 강종들은 공구 업계가 이미 사용하는 세 그룹으로 나뉘며, 표는 그 구분에 수치를 부여합니다. 유냉 경화형 L6은 여덟 가지 중 인성이 가장 높아 60 HRC에서 19.7 MPa root metre부터 53.5 HRC에서 29.7까지입니다. O2는 같은 경도 범위에서 17.9~20.3으로 그 아래에 위치합니다. 내마모성 크롬 강종이 그다음으로, D3는 32.8~33.7, D2는 단면과 템퍼링에 따라 25.2~45.2인 반면, A2는 전 범위에서 20.9~22.3의 좁은 폭을 유지합니다. 열간 및 충격용 강종이 가장 높아, S7은 57 HRC에서 34.5에 도달하고 H13은 53.5에서 40.0 HRC로 템퍼링됨에 따라 27.4~88.0입니다.
표에서 두 가지 판독값은 일반적인 경험 법칙에 어긋나므로 주목할 만합니다. D2는 업계에서 통상 인정하는 것보다 높은 파괴인성을 보였으며 H13과 같은 영역에 있고, 204 °C에서의 88퍼센트 행은 42.1 MPa root metre에 도달했습니다. 다른 하나는 같은 D2 봉재에서 종방향과 횡방향의 차이로, 42.1 대 25.0입니다. 횡방향 판독값은 종방향보다 완성된 다이에 대해 더 많은 것을 알려주는데, 공구는 보통 봉재가 가공된 방향을 가로질러 파손되므로 종방향 인성만으로 작성된 사양은 강종을 실제보다 좋게 보이게 할 수 있습니다.
경도 열을 인성과 대조해 읽으면 일반 작업 경도 이하로 템퍼링하는 것이 안전을 확보하는 방법이 아닌 이유도 드러납니다. L6, O2, A2, A6 행에서 평균 인성은 템퍼링 온도가 올라가고 경도가 내려감에 따라 상승하며, 그 상승은 급격하지 않고 꾸준합니다. 인성을 얻기 위해 강종을 더 낮은 경도로 강제하는 것은 내마모성도 희생시키며, 얻는 인성 증가는 강종을 바꿀 때의 상승폭보다 작습니다.
수치는 공개된 실험값이며 참고 요약일 뿐입니다. 파괴인성은 시편 방향, 단면 크기, 열처리에 민감하므로 표를 특정 부품의 설계값이 아니라 강종 간 비교로 취급하십시오. 재료 시험 성적서로 확인하거나 Aobo Steel에 문의하십시오.
관련 참조 데이터
같은 주제의 충격 측면은 동일 프로그램의 무노치 Izod 및 Charpy V-노치 시편으로 측정했으며, 저희 공구강 충격 인성 차트에 있습니다. 이 인성 수치를 강종 선택으로 전환하는 다이 선정에 대해서는 다음 페이지를 참조하십시오: D2 공구강, H13 공구강, A2 공구강 그리고 S7 공구강, 그리고 다음 가이드: 치핑 저항성 공구강 그리고 균열 저항성을 위한 공구강.
출처: 금형 및 다이용 공구 재료, 응용 및 성능 (G. Krauss 및 H. Nordberg 편집).