SCM415, SCM420, SCM440 기계적성질 및 특징 총정리

기계구조용 탄소강(SM45C)과 함께 기계구조용이라는 명칭이 쓰이는 강재 중 하나인 합금강으로, 산업 전반에 가장 많이 사용되고 있는 SCM415, SCM420, SCM440 강재는 기계가 구동하는데 필요한 구조가 되는 부품을 만드는 데 사용되는 강재로, 그 기계적성질과 화학성분, 열처리 방법 등에 대해서 자세하게 설명하고 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

 

참고로 SCM415, SCM420, SCM440 같은 강재의 이름은 어떠한 형태를 뜻하는 것이 아닙니다. 라운드바(환봉), 스퀘어바(사각봉), 철판, 파이프 등 여러 형태로 만들어지고 있으며, 단순 화학성분 함량으로 분류하여 해당 화학성분이 만족하는 모든 강재를 강종명으로 말하고 있습니다. 이번에 설명하는 규격의 기준은 사진과 같은 라운드바를 기준으로 설명하고 있습니다. 

 

 

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- 목  차 -

1. 기계구조용 합금강
  1.1 기계구조용 합금강의 종류 및 분류
  1.2 기계구조용 합금강 강종명의 의미

2. 화학성분 및 기계적성질 (KS D 3867)
  2.1 제조방법
  2.2 화학성분
  2.3 기계적성질

3. 범용 기계구조용 합금강의 특징 
  3.1 SCM415
  3.2 SCM420
  3.3 SCM440
  3.4 규격 별 호환 강종 규격

 

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1. 기계구조용 합금강

1.1 기계구조용 합금강의 종류 및 분류

기계구조용 합금강에는 서로 다른 강종이 매우 다양하게 포함되어 있으며, 시중에서 가장 많이 쓰이는 범용강종으로 SCM415, SCM420, SCM440이 있습니다. 일본의 JIS규격과 강종명 표기 방식이 동일합니다. 

 

기계구조용 합금강의 종류 및 분류

 

1.2 기계구조용 합금강 강종명의 의미

전 세계에는 우리가 알지 못하는 강종을 포함하여 무수히 많은 강종과 규격이 존재하며, 그 표기를 위해 나름의 규칙을 강종명에 적용하여 불리고 있습니다. 이 말은 각 강종명 마다 그렇게 불려지는 규칙적 이유가 있다는 것으로, 강종명 풀이를 통해 알아보겠습니다.

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S: Steel 

C: 크롬 

M: 몰리브덴 

4 : Cr(크롬) 함량: 0.8~1.4, Mo(몰리브덴) 함량: 0.15~0.3일 경우의 표기 규격. (SCM 강재만 해당)

20: 함유 탄소량의 중간치 x 100 

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1.2.1 SCM420  

• SCM420 탄소 함유량 규정은 0.18%~0.23% 사이에 들어가야 한다는 규정이 있어, 그 중간치인 0.20%x100을 하면 20이 나오는 것을 강종명에 표기하기로 한 것이다

1.2.2 SCM440

• SCM440 탄소 함유량 규정은 0.38%~0.43% 사이에 들어가야 한다는 규정이 있어, 그 중간치인 0.40%x100을 하면 40이 나오는 것을 강종명에 표기하기로 한 것이다

 

 

 

2.  화학성분 및 기계적성질 (KS D 3867)

2.1 조제방법

• 2.1.1  강재는 킬드강에서 제조한다. (킬드강: 제강 과정에서 산소를 충분히 제거한 강을 말합니다.)
• 2.1.2  강재는 특별히 지정이 없는 한, 단련비(단조비, 압연비) 4S 이상으로 압연 또는 단조를 한다. 다만 미리 주문자와 제조사의 협의가 있는 경우는 4S 미만이어도 상관없지만, 품질을 요하는 선급에서는 최소 3S 이상으로 지정하고 있습니다.
• 2.1.3  강재는 특별히 지정이 없는 한, 압연 또는 단조한 그대로 한다.  

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2.2 화학성분

기계구조용 합금강 화학성분

• 비고 1 표 2의 모든 강재는 불순물로서Cu가0.30 %를 넘어서는 안 된다.
• 비고 2 주문자ㆍ제조자 사이의 협정에 따라 강재의 제품 분석을 하는 경우의표2의 레이들분석 규제값에 대한 허용변동값은KS D 0228에 따른다.

"이미 위에서 말했지만 표의 각 화학성분을 만족하는 모든 금속을 그 형태와 상관없이 동일한 강종명으로 표기하고 있습니다. "

 

 

2.3 기계적성질

KS D 3867 규격에서 기계적성질을 보증하는 부분은 현재 삭제된 상태로 개정되었습니다. 다만 아직까지 예전 KS D3867 규격집을 가지고 대입하는 경우가 있어 협의가 필요한 부분입니다. 아래 표는 예전 KS  규격에 기재 되었던 기준을 표시한 것입니다. SCM415 기계적성질, SCM420 기계적성질, SCM440 기계적성질을 알아보겠습니다. 

 

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• 2.3.1 Q.T 열처리 후 테스트하는 것을 원칙으로 한다. 원소재 상태의 시편으로 테스트 값은 의미가 없습니다. 

기계구조용 합금강 기계적성질

 

 

 

3. 범용 기계구조용 합금강의 특징

3.1 SCM415 특징

C(카본)을 0.13%~0.18%  함량하고 있는 저탄소 합금강으로 침탄 열처리로 내마모성을 극대화시키는 표면강화용 강재입니다. 즉 강재 열처리로 인한 경화 작용 시 내부의 인성은 유지해 충격을 흡수하고, 외부의 경도는 극대화시켜 충격에는 강하게 만들어 사용하는 강재입니다.

 

우리나라의 열처리 산업이 발전하기 이전 퀜칭(담금질) 열처리 기술이 널리 사용되는 시절에는 SM45C와 SCM440 강재를 많이 사용했지만, 침탄 열처리 기술이 많이 발달한 지금은 저탄소 SCM(크롬몰리브덴) 강재도 많이 사용되고 있습니다. 탄소의 함량이 너무 적어 조질열처리라고 불리는 QT열처리를 해도 그 효과가 미미합니다. 

 

• GEAR, PINION 같은 구동 장치 부품으로 주로 사용합니다.

 

3.2 SCM420 특징

C(카본)을 0.18%~0.23%  함량하고 있는 저탄소 합금강으로, 위 SCM415와 거의 유사한 강종으로 특징도 동일하다고 보면됩니다. 하지만 동일한 가격 대비 기계적성질이 SCM415 보다 10%가량 높게 나오는 부분이 있어 요즘에는 SCM415를 잘 찾지 않고 SCM420을 많이 사용합니다. SCM415와 호환하여 사용이 가능한 강종입니다. 

 

철강 산업의 발전에 따라 최근에는 더 효율이 좋은 강재가 많이 나와 산업기계 분야에서는 SCM415를 대신하여 SCM420 강재가 많이 쓰이며, 여기에 H강인 소입성보증강을 찾는 유저가 점점 늘어나고 있습니다. SCM415 강재도 H강이 나오지만 그 효율이 SCM420(H) 강재를 따라가지 못합니다. 

 

• SCM415와 동일하게 GEAR, PINION 같은 높은 내마모성과 충격흡수가 필요한 구동 부품에 많이 사용합니다. 

 

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3.3 SCM440 특징

C(카본)을 0.38%~0.43%  함량하고 있는 중.고탄소 합금강으로, 위 SCM415와 SCM420과 다르게 높은 내마모성을 요구하지 않는 부품에 많이 사용하다 보니 표면강화용 침탄열처리 보다는 금속 자체의 심부까지 강도를 올리는 목적있어 Q.T 열처리 과정을 거치고 사용합니다. 

 

탄소 함량이 높아 Q.T열처리 시 심부까지 열처리 성능이 작용하여, 경도와 강도의 차이가 크지 않는 것이 특징입니다. SM45C 호환하여 사용이 가능하지만 합금강은 탄소강 보다 가격이 많이 비싸 호환하여 사용하는 경우가 거의 없습니다. 

 

• SHAFT, PIN, BOLT 등 제품 자체의 전체적인 강도와 인성을 요구하는 제품을 만드는데 많이 사용합니다. 
• 극한의 강도를 위해 침탄열처리를 실시할 경우 크랙이 발생할 확률이 매우 높습니다. 

 

<SM45C 강재가 궁금하다면 바로가기>

 

 

3.4. 강종별 호환 가능한 구분

사용하고자 하는 강종을 구하지 못하는 경우 대체로 어떠한 강종을 사용해야하는지 난감한 상황에서 호환 사용이 가능한지 판단하는 가장 첫번째 기준은 열처리 방법입니다. 쉽게 말하면 침탄을 실시해야 하는 강재는 침탄 강재를, QT를 실시해야 하는 강재는 QT 강재를 선택하시는 것이 좋습니다. 

 

그리고 강재명 뒤 숫자 두자리가 동일하거나 비슷한 강재로 우선 검토하는 것이 두번째입니다. 예로  <SCM420> 강재를 수급하지 못할 때 <SNCM420> 강재로 대체 사용이 가능합니다. 다만 정해진 집행 금액 안에서 선택을 해야하는 문제가 있어 잘 알아보시고 선택하셔야 합니다. 

 

EX)

SCM440 → SNCM439 호환가능,   SCM415 → SCM420 호환가능

 

3.5 규격 별 호환 강종 규격

각 국가 별 강종은 비슷하지만 사용하는 강재명에 차이가 있어 헷갈리는 경우가 있습니다. 그래서 각 범용강종을 기준으로 국가 규격 별 사용하는 호환 가능한 강재 규격을 참고하시기 바랍니다. 

국가별 호환 가능한 강재명

 

지금까지 기계구조용합금강인 SCM415, SCM420, SCM440 기계적성질과 화학성분 등 여러가지 정보를 알아봤는데요. 도움이 많이 되셨으면 좋겠습니다. 다른 추가할 만한 정보가 생각나면 업데이트 하도록 하겠습니다.