주요 부품용 기계재료

기계재료는 크게 금속 재료와 비금속 재료로 분류한다. 금속 재료(metals) 철금속 재료(ferrous metals) 비철금속 재료(nonferrous metals): 구리와 구리 합금, 알루미늄과 알루미늄 합금, 마그네슘과 마그네슘 합금, 베어링 합금 비금속 재료(nonmetals): 합성수지, 다이아몬드, 내화 재료, 보온 재료, 윤활 재료, 절삭재, 목재 시멘트, 도료 철금속 재료는 탄소 함유량에 따라 순철, 강, 주철 세 가지로 분류한다. 순철(pure iron): 탄소 함유량이 0.02% 이하이며 변압기의 철심 등과 같은 자성체로 쓰인다. 강(steel): 탄소 함유량이 2.11% 이하이며 주로 기계의 주요 부품 재료로 사용된다. 주철(cast iron): 탄소 함유량이 2.11% 이상이며 기계의 몸체 주조용으로 많이 쓰인다. 강는 다시 탄소강과 합금강으로 분류된다. 탄소강(carbon steel): 철, 탄소 외에 약간의 규소, 망간, 인, 황 등의 원소가 함유된 강이다. 합금강(alloy steel): 탄소강에 니켈, 크롬, 망간, 규소, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐 등의 원소를 1종 이상 첨가시켜 특수한 기계적 성질을 가지도록 한 것이다. 기계 구조용, 공구용, 내식·내열용, 특수용 합금강이 있다. 특히 주조에 쓰이는 강을 주강(cast steel)이라 하고 그 제품을 주강품(steel castings)이라 한다.

기계재료		금속재료		철금속재료		순철(C < 0.02)
						강(C < 2.11)		탄소강
		비금속재료		비철금속재료		주철(C > 2.11)		합금강

주철은 파단면의 색깔에 따라 백주철(white cast iron), 회주철(grey cast iron), 반주철(mottled cast iron)로 나누며, 구성 성분에 따라 보통 주철, 고급 주철, 합금 주철로 분류된다. 주철은 강보다 용융점이 낮아서 모양이 복잡한 형상이더라도 주조하기가 쉽고, 또 값이 싸므로 일반 기계재료로 널리 사용되고 있으나, 취성(brittleness)이 있고 단련이 안 되는 것이 결점이다. 보통 주철(common grade cast iron): 대표적인 회주철이다. 강도나 불순물의 양을 엄밀하게 제한하지 않는 주철을 말하는데, 기계 가공성이 좋고 값이 싼 것이 특징이다. 고급 주철(high grade cast iron): 인장 강도를 크게 한 주철이다. 특히 회주철의 재질을 개선한 미하나이트 주철(meehanite cast iron)은 브레이크 실린더, 기어 등의 기계 부품에 사용한다. 합금 주철(alloy cast iron): 주철의 여러 가지 성질을 향상시키기 위하여 특정한 합금 원소를 넣은 주철이다. 주철은 이 외에도 가단주철(malleable cast iron), 구상 흑연 주철(spheroidal graphite cast iron), 칠드 주철(chilled cast iron) 등 많은 종류가 있다. 표 N2-1은 일반 기계의 주요 부품용 기계재료를 나타낸 것이다.

주요 부품	사용 조건	기계재료
몸체	두께가 비교적 얇은 경우	GC200
	두께가 비교적 두꺼운 경우	GC300
	압력, 온도 조건이 가혹한 경우	GCD, SC, SF
	내식성이 요구될 때	STS304, 회주철품
축	작은 축	SM45C
	큰 축	SC60, SCM445, SMn3
베어링	구름베어링, 롤러베어링	STB2, STB3
	차량용, 압연기용, 충격하중이 있을 때	SNCM220, SNCM420
	내식용	STS420J2, STS440C
	제트엔진 등의 고온용	SKH51
기어	강력 기어	SCr440, SCM440, SNCM630 SCr420, SCM420, SNCM616
	중력 기어	SM45C(담금질 후 템퍼링, 고주파 담금질)
	대형 기어	LMnSC2, MnCrSC2 GC250, GC300, GCD45
지그, 게이지	치수정밀도, 내마모성이 필요할 때	STS3, STS31, STD11, STD2
캠	강도가 문제되지 않는 곳	주철품
	강도나 내마모성이 필요한 경우	강재
	습기가 많은 곳에서 사용할 때	침탄 담금질, 고주파 담금질 후 러핑

<표 N2-1>