기계구조용(자동차부품) 합금강 총정리(SCM,베어링강,쾌삭강)

기계구조용(자동차부품) 합금강 총정리(SCM,베어링강,쾌삭강)

 

합금강 정의

합금강은 철을 기본으로 하여 다른 원소를 첨가하여 기계적, 물리적, 화학적 성질을 개선시킨 금속재료입니다. 일반 철과 달리, 합금강은 강도, 인성, 내식성, 내열성 등의 특성이 향상되어 있으며, 이는 첨가된 원소의 성질에 따라 다양하게 변화할 수 있습니다.

 

합금강은 다양한 산업 분야에서 사용되며, 자동차, 항공기, 선박, 건축, 전기 제품, 스포츠용품, 의료 기기 등 다양한 제품에 활용됩니다. 또한, 합금강은 재활용이 가능하며, 경제적이고

 

합금강 분류

합금강은 첨가된 원소에 따라 다양한 종류로 나뉘며, 그 중에서도 일반적으로 사용되는 합금강 종류는 다음과 같습니다.

1. 스테인리스강(Stainless Steel): 크롬을 기본으로 하여 니켈, 몰리브덴, 탄소 등을 첨가한 합금강으로 내식성이 우수하며, 우수한 기계적 성질을 가지고 있습니다. 주로 주방용품, 의료기기, 건축재료 등에 사용됩니다.
2. 합금강강(Aloy Steel): 일반적으로 사용되는 합금강으로 탄소뿐만 아니라, 몰리브덴, 크롬, 니켈 등을 첨가하여 강도와 인성을 개선시킵니다. 자동차부품, 선박, 건설 장비 등에 사용됩니다.
3. 강철(Carbon Steel): 탄소를 첨가한 합금강으로, 강도가 높아 비교적 저렴한 가격으로 생산할 수 있습니다. 건축용 강재, 기계 부품, 철근 등에 사용됩니다.
4. 알루미늄 합금(Aluminum Alloy): 알루미늄을 기본으로 하여 첨가된 원소에 따라 다양한 성질을 가지고 있습니다. 경량이며, 내식성과 내부식성이 우수하여 항공기, 자동차, 건축재료 등에 사용됩니다.
5. 티타늄 합금(Titanium Alloy): 티타늄을 기본으로 하여 니켈, 몰리브덴, 알루미늄 등을 첨가한 합금강으로, 강도와 내식성이 뛰어나며 경량화가 가능합니다. 항공기, 자동차, 의료기기 등에 사용됩니다.

 

자동차 부품용 주요 합금강종류

 

1) SCM

SCM은 Steel-C-Molybdenum의 약자로 몰리브덴을 합금한 강종입니다. SCM 시리즈는 일본 산업규격(JIS)에서 정의한 합금강의 일종으로, 고강도와 내마모성이 뛰어나며 열처리에 의해 경도를 높일 수 있습니다. SCM 시리즈에는 SCM415, SCM420, SCM435, SCM440 등이 있습니다.

• SCM415: 0.15% 이하의 탄소와 0.6-1.0%의 몰리브덴을 합금한 강종으로, 중간 강도 합금강입니다. 석탄과 철광석을 원료로 하는 열간압연 강판, 경주용 휠, 기계 부품 등에 사용됩니다.
• SCM420: 0.18-0.23%의 탄소와 0.9-1.2%의 몰리브덴을 합금한 강종으로, 강도가 높은 합금강입니다. 기계 부품, 자동차 부품, 선반칼날 등에 사용됩니다.
• SCM435: 0.33-0.38%의 탄소와 0.15-0.30%의 몰리브덴을 합금한 강종으로, 높은 강도와 경도를 가진 합금강입니다. 기계 부품, 자동차 부품, 모터사이클 부품 등에 사용됩니다.
• SCM440: 0.38-0.43%의 탄소와 0.9-1.2%의 몰리브덴을 합금한 강종으로, 가장 높은 강도와 경도를 가진 합금강입니다. 기계 부품, 자동차 부품, 선반칼날 등에 사용됩니다.

2) 베어링강(SUJ)

SUJ는 Steel-Use Japan의 약자로, 일본에서 사용하는 합금강을 일컫는 말입니다. SUJ 시리즈는 일본 산업규격(JIS)에서 정의한 합금강의 일종으로, 다양한 용도에 사용됩니다. SUJ 시리즈에는 SUJ2, SUJ3, SUJ4, SUJ5 등이 있습니다.

• SUJ2: 베어링용 강종으로, 크롬합금 강종입니다. 고경도와 내마모성이 뛰어나며, 고속 회전 베어링 등에 사용됩니다.
• SUJ3: 공구강으로, 탄소강과 모리브덴, 크롬, 바나듐 등의 합금으로 제작됩니다. 고강도와 내열성이 뛰어나며, 다이스, 펀치, 금형 등에 사용됩니다.
• SUJ4: 냉간 성형용 고강도 강종으로, 탄소강과 모리브덴, 크롬 등의 합금으로 제작됩니다. 냉간 성형을 위한 스텐레스 스틸 강판, 자동차 프레임 등에 사용됩니다.
• SUJ5: 스테인리스 스틸로, SUS631을 기본 원료로 합니다. 고강도와 내식성이 뛰어나며, 벨스프링, 클립 등에 사용됩니다.

3) 쾌삭강(SSUM22/23L/24L)

쾌삭강(Quenched and Tempered Steel)은 열처리 과정에서 경화하고 조직화된 합금강입니다. 쾌삭강은 합금 원료에 따라 다양한 종류가 있지만, 주로 탄소강과 합금강으로 제조됩니다.

SSUM22~24L은 대한민국에서 개발된 스테인리스 쾌삭강입니다. 22~24 Cr-9Ni-3Mo 합금으로 구성되어 있으며, 쾌삭강의 강도와 스테인리스의 내식성을 갖고 있습니다.

 

SSUM22~24L은 높은 강도와 내식성을 갖고 있어, 해양 자원 개발, 해양 구조물, 해양 환경 장비 등의 분야에서 사용됩니다. 또한, 화학 공장, 석유화학 공장, 발전소 등에서도 사용되며, 대형 기계의 부품에도 적용됩니다.

 

SSUM22~24L은 초고강도와 초미립자조직을 갖고 있어, 고강도 및 고내식성을 동시에 갖고 있습니다. 또한, 가공성과 용접성이 뛰어나 다양한 형태로 가공할 수 있으며, 고강도 및 고내식성이 필요한 부분에 적용됩니다.

 

합금강 장점

합금강은 일반적인 탄소강에 비해 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.

1. 높은 강도: 합금강은 일반적인 탄소강보다 더 높은 강도를 갖고 있습니다. 따라서, 더 큰 하중을 견딜 수 있습니다.
2. 내식성: 합금강은 일반적으로 내식성이 우수합니다. 산화에 대한 저항성이 높아서, 부식과 녹에 대한 저항력이 뛰어납니다.
3. 내열성: 합금강은 고온에서도 강도를 유지할 수 있는 내열성이 뛰어납니다. 따라서, 고온에서 작동하는 기계 부품, 열 처리 장비 등에 적합합니다.
4. 경량성: 일부 합금강은 경량이며, 같은 크기의 구조물을 만들기 위해 더 적은 양의 재료가 필요합니다.
5. 용접성: 합금강은 일반적으로 용접성이 뛰어나며, 높은 강도와 내식성을 유지한 채 용접할 수 있습니다.
6. 내마모성: 일부 합금강은 내마모성이 뛰어나며, 마모에 대한 저항력이 높습니다.

따라서, 합금강은 다양한 산업 분야에서 사용되며, 기계 부품, 항공기 부품, 자동차 부품, 건설 장비 등에 널리 사용됩니다.

 

합금강 단점

합금강은 다음과 같은 단점이 있습니다.

1. 높은 가격: 합금강은 일반적인 탄소강에 비해 생산 비용이 높습니다. 따라서, 더 높은 가격으로 제공됩니다.
2. 가공 어려움: 합금강은 일반적으로 경도가 높아 가공이 어렵습니다. 또한, 낮은 열전도성 때문에 가공 과정에서 발생하는 열 변형 문제가 발생할 수 있습니다.
3. 취성: 합금강은 특정 조건에서 취성(corrosion cracking)이 발생할 수 있습니다. 이는 강도와 내식성을 약화시키는 문제입니다.
4. 용접문제: 일부 합금강은 용접성이 좋지 않을 수 있습니다. 특히, 용접 부위에서 발생하는 잔류 응력으로 인해 용접 불량 현상이 발생할 수 있습니다.
5. 제조 제한: 일부 합금강은 특정 제조 방법에 제한을 받으며, 대량 생산에 어려움이 있을 수 있습니다.

따라서, 합금강을 사용하기 전에 해당 재료의 장단점을 고려해야 합니다. 각각의 재료는 사용 목적에 따라 최적의 선택이 다를 수 있습니다.

 

합금강 기계적 성질

합금강의 기계적 성질은 합금 강종에 따라 다르지만, 일반적으로 다음과 같은 특징이 있습니다.

1. 강도: 합금강은 탄소강보다 더 높은 강도를 가지고 있습니다. 합금강 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 500MPa 이상의 고강도를 가지고 있습니다.
2. 인성: 합금강은 일반적으로 높은 인성을 가지고 있습니다. 인성은 재료가 피로나 충격 등의 부하에 대해 얼마나 잘 버틸 수 있는지를 나타내는 지표입니다.
3. 경도: 합금강은 일반적으로 높은 경도를 가지고 있습니다. 경도는 재료의 표면이나 미세 구조에서 인위적으로 만든 단단한 저항력입니다.
4. 연성: 합금강은 일반적으로 높은 연성을 가지고 있습니다. 연성은 재료가 얼마나 끌어당길 수 있는지를 나타내는 지표입니다.
5. 내마모성: 일부 합금강은 내마모성이 뛰어납니다. 내마모성은 재료가 마찰과 마모에 대해 얼마나 잘 저항하는지를 나타내는 지표입니다.
6. 내식성: 합금강은 일반적으로 내식성이 우수합니다. 내식성은 재료가 환경과의 상호작용에 대해 얼마나 잘 저항하는지를 나타내는 지표입니다.
7. 내열성: 합금강은 일반적으로 고온에서도 강도를 유지할 수 있는 내열성이 뛰어납니다. 내열성은 재료가 얼마나 높은 온도에서도 성능을 유지할 수 있는지를 나타내는 지표입니다.

따라서, 합금강은 다양한 산업 분야에서 사용되며, 높은 강도와 내식성 등의 특징으로 인해 기계 부품, 항공기 부품, 자동차 부품, 건설 장비 등에 널리 사용됩니다.

 

 

합금강 가격

2023년 3월 기준 SCM 1,700원/Kg, 베어링강 1,650원/Kg,  쾌삭강 2,000원/Kg, 정도 형성되어있음