강철은 철에 탄소, 니켈, 망간 등의 다른 원소를 혼합하여 요구 조건에 따라 특성을 조절한 합금입니다. 합금 조성과 변형이 매우 다양하기 때문에 적합한 재료를 선택하는 것이 어려울 수 있습니다. 가공에 가장 적합한 강철 귀사의 응용 분야 요구 사항에 완벽하게 부합하는 강철을 선택하려면 다양한 종류의 강철과 합금 등급을 이해하는 것이 중요합니다.
이 글에서는 탄소강, 연강, 스테인리스강 및 기타 강종에 대해 논의합니다. 또한 CNC 가공 등급과 강재의 가공성에 대해서도 다룹니다.
시작하자.
CNC 가공 재료로서의 강철
몇 가지가 있습니다 CNC 가공 재료강철, 알루미늄, 구리, 아크릴, ABS, 탄소 섬유 등 각각 다른 가공 특성과 성질을 가진 재료들이 있지만, 강철은 강도, 내구성, 다용도성 덕분에 CNC 가공에 널리 사용되는 재료입니다.
강철 막대
모든 CNC 재료는 각각 고유한 장점과 적용 분야가 있습니다. 재료 옵션에 대한 자세한 내용은 다음에서 확인할 수 있습니다. Boda의 자료 페이지 상세히.
다음은 가공용 강재의 주요 특성입니다.
- 높은 인장 강도
- 고온 환경에서 작동 가능
- 이지 서레이스 피니싱
- 고부하 핸들링
- 강종에 따라 가공성이 다릅니다.
또한, 가공에 가장 적합한 강철 합금을 선택하는 것은 가공성과 사용 목적에 필요한 특성 사이의 균형을 맞추는 것입니다.
강철 합금 계열의 기본 원리
강철의 종류를 자세히 논하기 전에 강철 합금 시리즈와 등급에 대해 먼저 알아보겠습니다. 합금 시리즈는 특정 합금 조성을 정의하는 국제 표준입니다.
AISI는 탄소강, 합금강 및 스테인리스강의 등급을 표준화합니다. 공구강은 A, D, S와 같은 문자 등급을 따릅니다.
- AISI 10XX: 탄소강
- AISI 41XX 및 43XX: 합금강
- AISI 3XX: 스테인리스강
엔지니어는 가공에 가장 적합한 강철을 선택하지만, 강철 유형은 광범위한 범주 역할을 하며, 시리즈는 동일한 유형 내에서도 구성과 특성을 더욱 세분화합니다. 앞으로 강철 유형에 대한 자세한 설명에서 다양한 시리즈와 그 아래의 등급을 사용할 것입니다. 더 읽어보기:경량강 종류
CNC 가공용 탄소강
탄소강의 특성
이러한 강철은 합금 내 탄소 함량이 0.05%에서 2.5% 사이인 것이 특징입니다. 탄소강은 특성과 경제성 때문에 CNC 가공 프로젝트에 사용됩니다. 그러나 탄소 함량이 증가할수록 가공성은 떨어집니다.
탄소강 합금에는 망간(0.25%), 실리콘, 황, 인과 같은 다른 구성 성분들이 소량 함유되어 있습니다.
탄소강 막대
이러한 강철은 다시 저탄소강(연강), 중탄소강, 고탄소강의 세 가지 범주로 나뉩니다.
저탄소/연강
저탄소강 또는 연강은 탄소 함량이 0.05~0.25%이며 주로 구조용으로 사용됩니다. 이러한 강종은 부식에 취약하지만, 열처리 및 표면 코팅을 통해 부식을 방지할 수 있습니다.
연강 패스너
연강은 우수한 기계적 강도, 연성 및 가공성을 제공합니다. 따라서 다른 종류의 강재에 비해 용접 접합부에 더 적합합니다.
아래 표는 저탄소강 등급별 강철 가공 특성을 비교한 것입니다.
| 철강 학년 | 탄소 함량(%) | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 신장률 (%) | 경도 (HB) |
| AISI 1018 | 0.15-0.20 | 440-470 | 370-400 | 15-25 | 126-137 |
| AISI 1020 | 0.18-0.23 | 410-450 | 245-275 | 25-30 | 119-130 |
| AISI 1215 | 0.09-0.15 | 390-440 | 230-270 | 10-15 | 121-135 |
| AISI 12L14 | 0.15 | 390-490 | 270-310 | 10-15 | 149 |
AISI 1018은 뛰어난 가공성과 다용도성 덕분에 가공에 가장 적합한 연강으로 널리 알려져 있습니다. 하지만 1018, A36, 1045 중 어떤 강종을 선택할지는 최종 용도에 따른 특정 요구 사항을 고려해야 합니다.
중탄소강
중탄소강은 탄소 함량이 0.3~0.6%로 비교적 높습니다. 망간(최대 1.6%), 크롬, 몰리브덴과 같은 다른 원소들도 함유되어 있습니다. 탄소 함량이 높을수록 표면 경도와 내마모성이 향상됩니다. 녹 방지를 위해 보호 코팅을 하거나 열처리할 수 있습니다.
AISI 1045
이 중탄소 합금은 탄소 함량이 약 0.45%이며, 강도가 우수하고 용접성이 뛰어납니다. 또한 인성이 강하여 차축, 샤프트 등 고성능 부품에 많이 사용됩니다. 하지만 열처리나 높은 인장 강도가 요구되는 용도에는 적합하지 않습니다.
AISI 1060
탄소 함량이 높을수록 내마모성은 향상되지만 합금은 더 취성이 강해집니다. 가공성은 1045 또는 저탄소 합금보다 약간 떨어지지만, 가공 전에 열처리하면 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.
AISI 1144
1144강은 응력이 없는 가공성 강으로도 알려져 있으며, 다른 중탄소 합금에 비해 상대적으로 황 함량이 높아 가공이 용이합니다.
| 부동산 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 신장률 (%) | 경도 (HB) |
| AISI 1045 | 570-700 | 310-450 | 16-22 | 170-210 |
| AISI 1060 | 620-850 | 350-650 | 10-20 | 179-229 |
| AISI 1144 | 760-1,030 | 415-585 | 10-16 | 200-270 |
고탄소강
고탄소 합금에서는 탄소 함량이 최대 2%까지 증가합니다. 탄소 함량 0.6~1.25% 가공용 등급에서는 망간 함량이 0.3~0.9% 범위로 감소합니다. 탄소 함량이 높을수록 경도와 인성이 증가하여 내마모성이 향상됩니다. 하지만 탄소 함량이 높을수록 취성이 커져 성형이 어려워지고 응력 하에서 파손될 위험이 높아집니다.
AISI 1075
이 고탄소강은 탄소 0.7~0.8%, 망간 0.5~0.7% 및 기타 합금 원소를 함유하고 있어 경도와 인성이 뛰어납니다. 따라서 담금질이나 어닐링과 같은 열처리를 통해 특성을 조절할 수 있습니다.
AISI 1080
AISI 1080은 약 0.80%의 탄소 함량을 지니고 있어 더욱 뛰어난 기계적 강도와 내마모성을 제공합니다. 이 강종은 일반적으로 자동차 스프링, 전선 및 절삭 공구 제조에 사용됩니다.
다른 탄소 합금의 강철 가공 특성과 비교했을 때, 가공이 더 어렵습니다. 하지만 열처리를 통해 취성을 완화할 수 있습니다.
| 부동산 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 신장률 (%) | 경도 (HB) |
| AISI 1075 | 570-700 | 420-520 | 12-18 | 160-210 |
| AISI 1080 | 965 | 585 | 12 | 293 |
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CNC 가공용 합금강
합금강의 특성
가장 큰 차이점은 합금강 대 탄소강 합금강은 탄소 이외의 다른 원소의 함량을 나타냅니다. 탄소강은 주로 탄소 함량(%)으로 정의되는 반면, 합금강은 크롬, 니켈, 몰리브덴과 같은 다른 원소가 더 높은 비율로 함유되어 있습니다. 이러한 금속은 강도, 인성 및 내식성을 향상시킵니다.
합금강
합금강은 철과 탄소를 제외한 합금 원소의 함량 비율에 따라 고합금강과 저합금강으로 분류됩니다. 고합금강은 전체 중량 대비 8% 이상의 합금 원소를 함유합니다.
기계 가공에서 다음과 같은 사항이 적용됩니다. 합금강 등급 가장 흔한 것들입니다.
AISI 4140
4140 합금강 부품
410 합금강은 탄소 0.40%, 크롬 약 1%, 몰리브덴 0.15~0.25%를 함유하고 있습니다. 이 강종은 우수한 강도와 피로 저항성을 제공합니다. 410 합금강은 기계 부품, 공구, 자동차 기어, 축 등 다양한 가공 분야에 사용됩니다.
AISI 4340
맞춤형 4340 합금강 부품
4340은 4140에 비해 니켈 함량이 더 높은 저합금강입니다. 니켈은 인성과 충격 저항성을 향상시켜 줍니다. 또한, 상대적으로 높은 강도 대 무게비를 가지고 있어 고성능 부품에 적합합니다.
| 필터 등급 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 신장률 (%) | 경도 (HB) |
| AISI 4140 | 690-1,080 | 470-990 | 11-26 | 200-310 |
| AISI 4340 | 690-1,280 | 470-1,150 | 12-22 | 210-360 |
CNC 가공용 스테인리스강
스테인리스 강 속성
탄소강의 주요 단점은 녹 발생 위험과 높은 무게입니다. 스테인리스강은 크롬 및 기타 원소를 소량 첨가하여 이러한 단점을 보완합니다. 결과적으로 열 안정성 또한 뛰어납니다.
스테인레스 스틸 바
스테인리스강의 표준 조성은 크롬 10.5~30%, 니켈 0.10~0.35%, 몰리브덴, 실리콘, 인입니다. 스테인리스강의 크롬 함량이 높을수록 산소와 접촉 시 부식 방지 산화막이 형성됩니다.
다음은 공통사항입니다 스테인레스 스틸 가공 성적;
AISI 304
스테인리스강 303은 널리 사용되고 가격 대비 성능이 뛰어난 재질 중 하나입니다. 비자성이며 가공성이 우수합니다. 크롬 함량은 17%, 니켈은 8%, 탄소는 최대 0.08%이며, 황과 인의 함유량 덕분에 가공 시 재료 제거가 용이합니다. 이 오스테나이트계 스테인리스강은 식품 가공부터 의료기기 부품에 이르기까지 다양한 가공 제품에 적합합니다.
AISI 302
스테인리스강 302와 304의 주요 차이점은 탄소 함량입니다. 302 합금은 탄소 함량이 0.15%로 더 높습니다. 크롬과 니켈 함량은 각각 17%와 8%입니다. 또한 302는 303 및 304보다 기계적 강도가 높습니다. 강도는 향상되었지만, 302는 304 스테인리스강에 비해 가공성이 떨어지고 가공 속도가 상대적으로 느립니다.
AISI 430
430F 스테인리스강은 페라이트계 강으로, 오스테나이트계 강보다 성형성과 열전도율이 우수합니다. 탄소 함량은 최대 0.12%, 크롬 함량은 약 17%입니다. 따라서 다른 스테인리스강에 비해 내식성은 떨어지지만, 질산, 유제품 가공, 고습도 및 가혹한 환경에서도 녹 발생을 방지합니다. 또한, 430F 스테인리스강은 황 함량이 높아 CNC 가공 작업에 적합합니다.
AISI 316
스테인리스 316은 염화물 환경을 포함한 다양한 환경에서 다른 합금(302 및 304)보다 내식성이 뛰어납니다. 따라서 고온에서도 물리적, 기계적 특성을 잃지 않습니다. 스테인리스 316은 수처리 시스템, 해양, 석유 및 가스 장비, 화학 공정 부품 등에 널리 사용됩니다.
| 필터 등급 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 신장률 (%) | 경도 (HB) |
| AISI 302 | 585-1,000 | 240-520 | 40-50 | 200-250 |
| AISI 304 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| AISI 316 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| AISI 430 | 450-600 | 205-240 | 18-25 | 160-200 |
CNC 가공용 공구강
공구강 응용 분야
이름에서 알 수 있듯이 공구강은 주로 금형, 주형 및 공구 제작에 사용되는 경화(열처리) 강입니다. 강하고 단단하면서도 가공성이 뛰어납니다. 어닐링 처리를 통해 연성과 가공성을 더욱 향상시킬 수도 있습니다. 더 자세한 내용은 다음을 참조하십시오.어닐링 강철
공구강의 등급은 다음과 같습니다.
- AISI O1: 오일 경화 공구강의 한 종류로, 다른 경화강 종류에 비해 가공성이 뛰어납니다.
- D2: AISI DXNUMX: 영구 주조 금형 및 절삭 공구와 같은 경질 공구에 사용되는 고탄소 공구강.
- AISI A2: 이 소재는 공기 경화 냉간 가공 공구강으로, 내마모성과 인성을 동시에 제공합니다.
- AISI M2: 이 고속강은 고온에서도 경도를 유지합니다. CNC 드릴 비트처럼 고속으로 작동하는 절삭 공구에 가장 적합합니다.
또한, 이러한 유형의 가공에서는 적절한 CNC 공구와 코팅을 신중하게 선택하는 것이 필수적입니다. 예를 들어, 고속도강(HSS) 및 초경 엔드밀 커터가 있습니다.
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CNC 가공용 강철: 어디에 사용될까요?
물리적, 기계적, 화학적 특성의 차이로 인해 각 유형의 강철은 특정 용도에 적합합니다. 탄소강, 합금강, 스테인리스강 및 공구강의 CMC 가공이 어디에 사용되는지 살펴보겠습니다.
|
스틸 타입 |
어플리케이션 |
|
탄소강 |
건축 자재, 자동차 부품기계 샤프트 및 기어, 금형 공구 등 |
|
합금강 |
항공기 부품, 차량용 크랭크축 및 커넥팅 로드, 고응력 산업 기계. |
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스테인리스 강 |
의료기기, 수술용품, 식품 및 화학 처리 시스템, 자동차 및 항공우주 부품 등 |
|
공구강 |
CNC 드릴, 나사 탭, 모래 주조 및 압출 금형, 사출 금형 등 |
"이 기사에서 강철 가공과 티타늄 합금 가공의 비교에 대해서도 읽어보실 수 있습니다." 티타늄 가공 vs 강철 가공가공 특성 및 용도에 대한 자세한 비교."
가공에 가장 적합한 강재를 선택할 때 고려해야 할 사항
강철 가공에서 최고의 성능, 낮은 비용, 그리고 향상된 효율성을 달성하기 위한 결정적인 요소 중 하나는 강철을 선택할 때의 정확성입니다. 이러한 선택 시 고려해야 할 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.
가공성 및 기타 강철 가공 특성
강철의 가공성은 강철 생산과 공구의 효율성을 고려할 때 매우 중요한 요소입니다. 다시 말해, 분리성이 좋은 강철은 가공성이 뛰어나 절삭력이 적게 들고, 열 발생이 적으며, 더욱 매끄러운 표면을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 황과 납을 함유한 강철은 가공성이 우수합니다. 이러한 성분들은 절삭력을 감소시키고 칩 생성을 용이하게 하여 가공성을 향상시킵니다.
물리적 및 기계적 특성
특정 용도에 따라 인장 강도, 연성, 경도와 같은 기계적 특성이 요구된다는 점을 고려해야 합니다. 그 외에도 부품에 가해지는 예상 하중, 열적 및 화학적 환경, 원하는 수명 등을 고려해야 합니다.
표면 마감 요구 사항
최적의 선택을 위해서는 원하는 마감 품질을 고려해야 합니다. 기능성과 미적 측면 모두에서 만족스러운 기준을 선택하십시오. 일반적으로 가공성이 뛰어난 소재는 표면 품질이 우수하여 추가적인 후처리 공정을 줄일 수 있습니다.
재료비
다음으로, 재료비는 크게 변동될 수 있습니다. 예를 들어, 고성능 강철은 가격이 비싸지만 바람직한 특성을 제공합니다. 특정 강철 합금의 비용 효율성을 판단하려면 구매 비용과 기계 가동 중단 시간 및 공구 마모 감소로 인한 비용 절감 효과를 평가해야 합니다.
공급망의 신뢰성
공급망의 신뢰성은 자재 배송이 얼마나 빠르고 정확한지를 의미합니다. 즉, 공급업체가 예상 수량과 시간을 충족할 수 있는지 여부입니다. 신뢰할 수 있는 시스템은 일반적으로 지연, 재고 부족, 품질 문제 발생률이 낮습니다. 따라서 예상치 못한 사고 발생 시에도 신속하게 대응할 수 있습니다.
재료 일관성
제조 공정에 사용되는 원자재의 품질은 일관성이 있어야 합니다. 일관성은 최종 가공 제품의 품질을 향상시키고 결함을 줄입니다. 따라서 강재를 선택하기 전에 어떤 강재가 품질의 일관성을 제공하는지 확인해야 합니다.
결론: 올바른 선택
가공 용이성만 놓고 보면 연강 1020이 가장 우수합니다. 가공에 가장 적합한 강철하지만 어떤 재질을 선택할지는 용도에 따라 크게 달라집니다. 1020강은 가공성은 좋지만 강도, 경도, 내구성 및 기타 필요한 특성이 부족할 수 있습니다.
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자주 묻는 질문
가장 흔하게 가공에 사용되는 강재는 무엇인가요?
1018, 1020, 1035, 12L14와 같은 강철은 기계 가공 프로젝트에서 흔히 사용되는 강철 합금 등급입니다.
가공하기 가장 쉬운 스테인리스강은 무엇입니까?
스테인리스강 302와 304는 다른 스테인리스강에 비해 가공성이 뛰어납니다. 상대적으로 높은 황 함량은 칩 파쇄를 개선하고 마찰을 줄여줍니다.
강철이 알루미늄보다 가공하기 더 어려운가요?
네, 강철은 강도, 밀도, 인성이 높아 일반적으로 알루미늄보다 가공하기가 더 어렵습니다. 반면에 알루미늄은 더 부드럽고 가벼우며 열전도율이 높아 최소한의 마모로 더 빠른 가공이 가능합니다. 도구 마모.