TOOL ACADEMY
알쓸공-금속
측정공구 및 절삭공구에 제작되는 철은 열처리에 의한 변형이 적어야 하며, 인성이 커야 하고 열피로에 의한 균열이 발생하지 않아야 한다. 또한 절삭성 및 내마모성이 좋아야하며 용도에 따라 다양한 특징이 요구된다. 많이 사용되는 금속 재질 중 탄소강, 합금강, 고속도강을 알아보자.
탄소공구강은 내마모성 및 절삭능력이 뛰어나지만 고온에서 견디는 경도는 약하다. 그래서 탄소공구강은 절삭온도 300℃ 이하의 저온에서 주로 사용된다. 탄소공구강은 JIS규격으로 SK로 표시된다. KS규격은 STC로 STC1∼STC7로 구분된다. 탄소함유량은 0.6∼1.5%의 범위로 0.6% 이상으로는 열처리 경도는 거의 동일하고 탄소함유량이 감소하면 내충격성은 증가하고 내마모성은 감소한다. 탄소공구강은 가격이 저렴하고 시중구입이 쉬우며 가공성이 좋다. STS, STD, SKH계와 비교하여 내마모성이나 내열성이 떨어진다.
합금공구강은 탄소강에 망간, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐 등 합금원소를 1종 이상 첨가한 것이다. 합금공구강은 여러 가지 공구의 재료로 사용되기 때문에 특히 내마멸성이 좋아야 한다. 합금공구강은 열에 견디는 성질은 다소 부족하지만 망간, 몰리브덴, 바나듐, 실리콘 등이 첨가되면 인성과 내마모성이 생겨난다. 그래서 탭이나 다이스, 톱날 및 프레스용 금형재료를 만드는데 사용된다. 0.5~1% 크롬과 4~5%의 텅스텐을 첨가한 절삭용과 0.07~1.3% 니켈에 소량의 크롬을 첨가한 공구강이 가장 대표적인 합금공구강이다. 합금공구강은 금형제작에 사용해도 큰 문제는 없다. 탄소공구강(STC)보다 담금질성, 내마모성 등이 좋으며 이 재질의 특성은 STC와 STD계의 중간으로 널리 사용되고 있다.
고속도강(High Speed Steel, HSS)은 금속을 고속으로 절삭하는데 사용된다. 연화저항성을 가지는 것은 필수다. 이와 같은 적열범위에서 연화에 견디는 능력을 적열 경도(red hardness)라 하며 고속도강에서는 매우 중요한 성질이다. 합금 공구강 보다 Cr(크롬), Mo(몰리브덴), W(텅스텐) 및 V(바나디움) 등의 합금원소를 더 많이 함유한다. 고속도강은 내열성이 뛰어나고, 인성도 양호해 절삭공구재료로 널리 사용되고 있다. 특히 트위스트 드릴(twist drill), 탭(tap), 호브(hob), 피니언커터(pinion cutter), 브로우치(broach), 엔드밀(end mill), 밀링커터(milling cutter) 등에 사용된다.
알아볼까요
고속도강은 1858년 영국인 R. 머셋이 처음 만들었으며, 1900년 미국인 T. 화이트가 크로뮴을 넣어 만든 것이 많이 사용된다. 이전의 공구강은 250℃ 이하에서 무디어졌으나 고속도강은 500∼600℃까지 무디어지지 않는다.
W(텅스텐)계 고속도강
고속도강의 표준형이며 18-4-1형이 대표적이다. 이 종류는 18% W(텅스텐), 4% Cr(크롬), 1% V(바나디움)의 첨가원소로 구성되어 있고 고온경도가 높아 연강을 가공할 때는 30m/min 이상의 절삭속도가 가능하다.
Mo(몰리브덴)계 고속도강
표준고속강의 텅스텐(W) 함유량을 줄이고 대신 몰리브덴(Mo)을 4~10% 추가 첨가한 종류로 유럽에서는 표준고속도강의 대용품으로 널리 사용된다.
CO(코발트)계 고속도강
표준고속도강에 코발트를 5~10% 첨가한 것으로 내열성을 필요로 하는 공구에 사용된다.
글 _ 김병섭 크레텍 마케팅 차장 / 정리 _ 한상훈
