합금공구강(STD11, SKD11)의 재료특성 및 용도와 기계적 특성

합금공구강(STD11)의 재료특성 및 용도와 기계적 특성

합금공구강은 KS에서는 STD/STS, JIS에서는 SKD/SKS로 기호를 규격화하여 사용하고 있다. 공구가 툴링(Tooling)이므로 합금공구강은 T자가 들어간 것 같고 일본어로 공구가 (코우쿠, KOKU)이므로 K자를 넣은 것 같다. STD11이라고 하는 재질은 합금공구강 중에서 냉간금형용을 의미하며, KS규격에서는 절삭공구용, 내충격공구강용, 냉간금형용, 열간금형용으로 구분하고 있다.

 

■ 냉간금형용의 화학성분 (KS D 3753)

STD11의 특징과 용도

• 절삭 공구강용, 내충격 공구강용, 열간 금형용, 냉간 금형용을 주용도로 하고 있다.
• 스테인리스나 고경도 재료의 프레스형에 적합하다.
• 담금질 왜곡이 아주 작고 정밀 금형 재료에 적합하다.
• 담금질성이 양호, 공냉, 진공 가스 냉담금질에 최적
• 용도 범위가 넓고 범용적(가공용 지그 등)에도 사용된다.
• 다이스강으로서는 비교적 구하기 쉬운 재료

이와 같이 STD11은 구하기가 쉽고, 담금질 대응도 충분하기 때문에 많은 분야에서 이용되고 있다.

 

일본 : SKD11의 JIS 규격：JIS G 4404－합금 공구강 강재

·C: 탄소  기계적 성질에 가장 크게 기여하는 원소로 강도 상승, 담금질성 향상에 효과가 있지만 지나치게 높으면 연성, 인성이 저하된다. Cr, W, Mo, V 등과 탄화물을 형성하여 내마모성을 얻는다. ・Si：실리콘 탈산제로서 사용된다. 0.5% 이하에서는 페라이트에 고용하여 연성, 인성을 손상시키지 않고 강도를 올린다. ・Mn：망간/망가니즈 담금질성, 인성이 좋아진다. ・P：인 편석하기 쉬운 원소로, 인성, 용접성을 해치지만 Cu, Cr과 함께 내후성에는 효과가 있다. ・S:유황 편석하기 쉬운 원소로, 인성, 용접성, 가공성에 악영향을 주고, 최대한 적게 사용하는 것이 바람직하지만 절삭 가공시에 칩 브레이커로서 작용하기 때문에 절삭성을 향상시킨다. ・Cr：크롬/크로뮴 소입성을 증대시켜 내후성, 내식성의 향상에 유효한 원소이며, 내산화성, 고온 특성 등의 향상에도 기여. ・Mo：몰리브덴/몰리브데넘 Fe나 Cr과 함께 C와 화합물로 단단한 복탄화물을 형성하고, 내마모성, 소입 경화성이나 고온시 경도를 높인다. ・V：바나듐 미량의 첨가로 탄화물이나 질화물이 되어 결정립의 미세화에 기여. 내마모성, 인성을 증대시킨다.

[JIS] SKD11의 화학성분

KS와 JIS의 규격에서 화학성분은 동일한 것으로 보인다.

 

아래에 일본 규격의 SKD11에서 일반적으로 공표되고 있는 값과 일반적으로는 공표되어 있지 않지만 제조사의 상당품으로 공표되고 있는 값을 메모해 둔다. 단, 열처리 조건은 표준 열처리 조건(담금질 1000~1050℃, 템퍼링 150~200℃ [저온·공냉])을 베이스로 기재하고 있다.

 

■ 표준 열처리 조건에 다른 SKD11의 기계적 특성

1. 질량 밀도(비중)：7.72[g/cm^3] ※1
2. 영률(세로 탄성 계수)：210000[N/mm^2] ※1
3. 포아송비：0.28 ※1
4. 전단 탄성 계수 : 기재 없음
5. 인장 강도：1810 [N/mm^2] ※2
6. 0.2% 내력(항복 강도)：1570 [N/mm^2] ※2
7. 항절력(굽힘 강도)：3500[N/mm^2] ※1
8. 압축 내력(강도)：2700 [N/mm^2] 근처 ※2, 템퍼링 200℃(저온)의 경우
9. 열팽창 계수：12.0 [*10^-6/K] ※1
10. 열전도율(20℃)：29.3 [W/m·K] ※1
11. 비열：기재 없음
12. 어닐링 경도：≦255HB ※2
13. 담금질 템퍼 경도：60～63 [HRC] ※1

※1：일반적으로 공표된 값
※2：상당품의 값

 

<참고 서적>

기계재료 메카피아