탄소 공구강 강재 KS D 3751

공구강 중에서도 사용 빈도가 높은 강재인 탄소공구강은 탄소(C)함유량이 약 0.6~1.5%로 담금질·템퍼링을 실시하여 경도를 올릴 수 있는 재료로, 경도 이외에도 내마모성이 뛰어나 주로 절삭 공구에 사용되는 종류도 있다. 

이다만 STC(일본 규격 : SK)재는 전반적으로 고온이 되면 경도가 저하되는 특징이 있어, 열 발생이 비교적 적은 수작업 공구에서 많이 활용하는데 예를 들면 줄(야스리), 면도날, 칼, 게이지, 태엽, 펜촉, 치즐, 각인, 원형 톱, 도끼 등의 공구류에 자주 사용된다.

 

관련 KS 규격은 아래에 정리해 둔 것을 참고하기 바란다.

 

한편 일본 JIS 규격에서는 11종류의 강종에 대해 규정되어 있다(이전에는 SK1, SK2, SK3, SK4, SK5, SK6, SK7의 7종류였다). SK재는 탄소량이 0.6%를 넘는 것으로 규정되고 있지만, 실제로 이 탄소량이면 경도는 거의 변하지 않고, 나머지는 내마모성이나 내충격성이 변한다. 

탄소공구강의 가공에는 WA계의 연삭 숫돌이 사용되는데 철보다 당연히 단단한 재료가 되기 때문에, 고능률의 연삭이나 정밀한 가공 등이 있는 경우에는 CBN 숫돌이 사용된다.

탄소 공구강 강재 KS D 3751

1. 강재의 종류 및 기호

신기호	구기호	ISO
STC140	STC 1	-
STC120	STC 2	C120U
STC105	STC 3	C105U
STC95	STC 4	-
STC 90		C90U
STC85	STC 5	-
STC 80		C80U
STC75	STC 6	-
STC 70		C70U
STC65	STC 7	-
STC 60		-

2. 화학성분

기호	화학성분 %					참고 용도 보기
	C	Si	Mn	P	S
STC140	1.30~1.50	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	칼줄, 벌줄
STC 120	1.15~1.25	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	드릴, 철공용 줄, 소형 펀치, 면도날, 태엽, 쇠톱
STC 105	1.00~1.10	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	나사 가공 다이스, 쇠톱, 프레스형틀, 게이지, 태엽, 끌, 치공구
STC 95	0.90~1.00	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	태엽, 목공용 드릴, 도끼, 끌, 메리야스 바늘, 면도칼, 목공용 띠톱, 펜촉, 프레스형틀, 게이지
STC 90	0.85~0.95	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	프레스형틀, 태엽, 게이지, 침
STC 85	0.80~0.90	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	각인, 프레스형틀, 태엽, 띠톱, 치공구, 원형톱, 펜촉, 등사판 줄, 게이지 등
STC 80	0.75~0.85	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	각인, 프레스형틀, 태엽
STC 75	0.70~0.80	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	각인, 스냅, 원형톱, 태엽, 프레스형틀, 등사판 줄 등
STC 70	0.65~0.75	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	각인, 스냅, 프레스형틀, 태엽
STC 65	0.60~0.70	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	각인, 스냅, 프레스형틀, 나이프 등
STC 60	0.55~0.65	0.10~0.35	0.10~0.50	0.030 이하	0.030 이하	각인, 스냅, 프레스형틀

3. 강재의 어닐링 경도

종류의 기호	어닐링 온도	어닐링 경도
STC140	750~780 서랭	217 이하
STC120
STC105		212 이하
STC95	740~760 서랭	207 이하
STC90
STC85	730~760 서랭
STC80		192 이하
STC75
STC70		183 이하
STC65
STC60

표준 열처리 온도

종류의 기호	열처리 온도
	퀜칭	템퍼링
STC140	750~810 수랭	150~200 수랭
STC120
STC105
STC95
STC90
STC85
STC80	760~820 수랭
STC75
STC70	770~830 수랭
STC65
STC60	780~840 수랭

KS 와 ISO의 종류 기호의 대응

종류의 기호
KS	ISO
STC140	-
STC120	C120U
STC105	C105U
STC95	-
STC90	C90U
STC85	-
STC80	C80U
STC75	-
STC70	C70U
STC65	-
STC60	-

공구강

 

공구강 재료의 구비조건
① 상온, 고온에서 경도가 커야 되며, 내마모성과 강인성이 커야 한다.
② 열처리, 가공, 취급이 용이하고 값이 저렴해야 한다.
(2) 합금 공구강(Alloy tool steel)
① 절삭용 합금 공구강：C%가 많고 여기에 Cr, W, V 등이 첨가되며 Cr강, V강, W강, Co강,
W＋Cr강, Si＋Mn강 등이 사용된다.
② 내충격용 합금 공구강：절삭용에 비해 C%가 낮고 Cr, W, V 등이 첨가된다.
③ 내마모 불변강：게이지 강, 정밀측정용 공구로서 경도, 내마모성이 커야 하고 열처리 변형과
경년 변형이 적은 것에 사용된다.
④ 열간가공용：탄소량을 적게 한 Cr, W, Mo, V계가 사용된다.

 

고속도강(High-speed steel, HSS. SKH)

W, Cr, V 이외에 Co, Mo 등을 다량 함유하고 있는 고합금강으로 절삭공구의 대표적이다.
▣ 특 징
∙담금질 후 뜨임하면 HRC 약 65가 된다.

∙단속절삭에 견디는 강인성을 갖고 자경성이 있다.
∙고속절삭시 온도상승에 상당하는 600℃ 정도까지 경도를 유지
∙열전도율이 좋지 않고 주조상태에서 메짐이 크다.

 

▣ 고속도강의 대표：18(W)－4(Cr)-1(V)

 

고속도강의 종류
① W계 고속도강
㉮ 18(W)＋4(Cr)＋1(V)이 대표이다.
㉯ 풀림 처리하면 경도는 낮아지고 공구 제작이 용이하다.
㉰ 적당한 담금질 후 뜨임하면 고온경도를 높이고 내마모성이 증대된다.
② Co계 고속도강
㉮ 융점이 높기 때문에 담금질온도를 높이는 특징이 있다.
㉯ 뜨임경도가 증가하고 단조가 곤란하며 균열발생이 쉽다.
㉰ 강력절삭 공구로서 적당하며 고급 고속도강이다.
③ Mo계 고속도강
㉮ Mo을 4~10% 첨가한 고속도강이다.
㉯ W량을 5~6% 감소시켜 W＋Mo형을 만들어 많이 사용된다.
㉰ 인성이 높으며, 담금질 온도가 낮고 열전도율이 좋아서 열처리가 용이하다.