SCM420과 SCM420H 강재의 차이와 이해

오늘은 산업기계 제조업 실무자 및 철강 관련해서 종사하시는 분들이 많이 어려워하시는 부분으로 SCM420과 SCM420H 강재의 차이와 규격을 이해해 보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 대부분 이 두 강재를 서로 다들 강재로 오해하시는 분들이 많은데 결론부터 말하면 둘은 동일한 강재로 서로 관리하는 규격이 다를 뿐입니다. 그럼 지금부터 두 강재에 대해서 자세하게 알아보겠습니다. 

 

 

 

 

 

관련있는 글

▶ 기계구조용 합금강(SCM440, SCM415)
▶ 기계구조용 탄소강(SM45C, SM20, SM25C 등)

 

-  목 차 -

1. SCM420
    SCM420이란?    
    강재명 알파벳과 숫자
    화학성분
    기계적성질
2. SCM420H(소입성보증강재)
    SCM420H란?
    강재명 알파벳과 숫자
    화학성분
    기계적성질
3. SCM420과 SCM420H KS 규격의 이해
    KS D 3867(SCM420)
    KS D 3754(SCM420H)
4. SCM420과 SCM420H의 차이
    조미니(Jomimy) 테스트
5. SCM415 보다 SCM420을 선호하는 이유 

 

 

 

 

 

1. SCM420

◎ SCM420이란?

SCM420은 기계구조용 합금강으로 SM45C(S45C), SCM415, SCM440 등과 함께 산업전반에 널리 사용되고 있는 강재입니다. 이 강재는 저탄소 합금강으로 보통 GEAR, PINION 등을 제작하는데 사용하며, 모두 강한 내마모성을 요구하는 부품으로 Q.T열처리(조질)가 아닌 침탄열처리 후 사용하는 강재입니다. 침탄 열처리 경도는 별도로 정해진 규격이 없으며, 용도에 따라 큰 편차가 발생합니다. 

 

◎ 강재명의 알파벳과 숫자 

SCM420이라는 강재명의 알파벳과 숫자를 풀이해서 보면 그 강재에 대해서 더욱 이해하기가 쉽다. 

 

◎ 화학성분

SCM420 화학성분 (단위: %)
강재명	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo
SCM420	0.18~0.23	0.15~0.35	0.60~0.90	0.030 이하	0.030 이하	0.25 이하	0.90~1.20	0.15~0.25

 

◎ 기계적성질

참고로 기계구조용 합금강의 기계적성질은 KS규격이 개정되면서 별도로 지정하지 않고 있습니다. 다만 유저와의 협의 사항이라고 되어있습니다. 아래 기계적성질 값은 개정되지 전 명시되어 있던 값 기준이니 참고 바랍니다. 

강재명	물성치 (Q.T열처리 후 테스트 조건)
	인장강도 (N/㎟)	항복강도 (N/㎟)	연신율 (%)	단면수축율 (%)	충격강도 (J/㎟)	경도 (HB)
SCM420	932	-	14	40	59	262~352

 

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2. SCM420H(소입성보증강재)

◎ SCM420H란?

SCM420H는 SCM420 강재와 동일한 강재이며, 뒤에 H를 붙여 H강으로도 불리며, 소입 열처리 시 그 열처리 성능을 보증해 주는 강재입니다. 간혹 잘 모르는 사람들이 열처리가 되어 나오는 강재로 오해하시는데 그렇지 않습니다. 이 H강은 열처리 시 균일한 품질의 경도를 신뢰할 수 있는 강재로 자동차 및 항공기 부품으로 주로 사용되며, 최근에는 발전소 같은 안전을 최우선으로 하는 곳에서도 H강재를 사용합니다. 

 

참고로 도면상 SCM420(H), SCM420-H, SCM420ⓗ 같은 식으로 표기가 되어 있는 도면을 볼 수 있지만 이는 H강을 말하는 것이 아닌 열처리를 해야 하는 제품이니 도면상 열처리 방식과 조건을 확인하라는 표시입니다. 아래 사진에는 설명을 위해 (H)로 표기했지만 강재명을 말하는 H강은 무조건 SCM420H로 표기합니다. 

 

◎ 강재명의 알파벳과 숫자

 

◎ SCM420H 화학성분

SCM420H 화학성분 (단위: %) _ SCM420과 성분 차이 표시
강재명	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo
SCM420H	0.17~0.23	0.15~0.35	0.60~0.95	0.030 이하	0.030 이하	0.25 이하	0.90~1.20	0.15~0.25

 

◎ SCM420H 기계적성질

강재명	물성치 (Q.T열처리 후 테스트 조건) _ SCM420과 기계적성질 동일
	인장강도 (N/㎟)	항복강도 (N/㎟)	연신율 (%)	단면수축율 (%)	충격강도 (J/㎟)	경도 (HB)
SCM420H	932	-	14	40	59	262~352

 

 

 

3. SCM420과 SCM420H KS 규격의 이해

◎ KS D 3867 (SCM420) 

 

 

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이 KS D3867 규격은 SCM420 강재에만 적용되는 KS 규격이 아니며, 기계구조용 합금강(SCM415, SCM440, SNCM420 등)의 계열의 모든 강재의 화학성분과 기타 관리 규격을 지정하는 KS 규격입니다. 기계 제조업 및 철강 관련하신 분들은 자주 접하게 되는 규격입니다. SCM420H 또한 이 규격을 기본으로 하고 있습니다.

 

기계구조용 합금강 관련하여 그에 포함된 강재의 종류과 그 강재을 분류하는 화학성분 및 제조방법 기타 관리 기준을 정리하고 규정하는 규격의 KS코드입니다.

 

◎ KS D 3754 (SCM420H)

 

KS D 3754 소입성보증강재를 관리하는 규격은 2003년 그 실효성을 이유로 KS 규격에서는 폐지된 규격입니다. 그럼에서 아직까지 SCM420H를 많이 사용하고 있기 때문에 JIS G 4052(일본 소입성보증강재 규격)을 사용하시거나 폐기된 것을 인지하고 사용하셔야 하기 때문에 실무자들은 어떠한 규격인지 알고 계시는 것이 좋습니다. 

 

KS D 3867 규격이 강재명을 구분하고 그 방법에 대한 부분을 증명하고 관리하는 규격이었다면, 이 KS D 3754 규격은 KS D 3867(기계구조용 합금강) 규격에서 구분하는 모든 강재를 포함하고, KS D 3754(기계구조용 탄소강) 규격의 일부 강재까지 포함하고 있어 포함된 모든 강재를 H강으로 관리하는 규격이라고 보면 쉽습니다. 

 

더 쉽게 말해서 KS D 3867(기계구조용 합금강) 규격에 포함된 모든 강재를 소입성능을 보증하지 않으면 일반 SCM420으로 사용하고 소입 열처리 성능을 보증하면 SCM420H로 관리하고 있습니다. 

 

 

 

 

4. SCM420과 SCM420H의 차이

SCM420과 SCM420H의 가장 큰 차이는 강재를 생산 후 테스트 샘플을 제작하여 조미니(Jomimy) 테스트를 통하여 그 값을 보증해주고 있다는 것입니다. 동일한 화학성분 함유량과 생산방식이 동일하다고 해도 조미니 테스트를 통해 그 경도 값을 보증하지 않으면 H강(소입성보증강)으로 표기할 수 없습니다. 

 

◎ 조미니(Jomimy) 테스트

퀸칭(Quenching) 된 시편을 한쪽 끝만 냉각수를 분사하여 급랭 시키고, 냉각된 끝부터 일정 거리마다 경도를 측정한 측정값이 미리 JIS와 KS에서 정해 놓은 경고값 Range에 들어갔음을 확인하는 테스토로 이와 같은 방법은 조미니 테스트라고 합니다. 

 

 

 

 

5. SCM415 보다 SCM420을 선호하는 이유

SCM415와 SCM420 강재는 저탄소 함유 Cr(크롬),Mo(몰리브덴) 합금강으로, 주로 기어와 피니언 제품에 많이 사용된다는 고 공통점이 있습니다. 또한 두 강재 모두 침탄열처리 강재라는 점에서 서로 호환하여 사용이 가능합니다. 산업기계 제조업에 종사하는 많은 사람들이 나이가 많고 옛날에 그려진 도면으로 일을 하는 사람들이 많아 SCM415를 많이 찾고 있는 것이 현실입니다. 

 

하지만 시대가 발전하고 변화하면서 철강 분야 또한 많은 발전이 있었습니다. 현대에는 무엇보다 품질이 우선하지 않으면 안 되는 시대가 온 것입니다. 더 안전하고, 더 오래 사용하고, 더 저렴한 제품을 찾는 사용자들이 많아지면서 자연스럽게 기존의 SCM415 강재보다는 SCM420 강재를 사용하는 추세로 변화한 지 오래되었습니다. SCM420 강재는 SCM415와 비교하여 단가의 차이가 없는 반면, 동일한 조건의 열처리 후 기계적성질이 경도 및 인장강도를 보증하는 값이 10% 높다는 점에서 큰 돈을 투자하지 않고 품질을 올릴 수 있다는 점에서 큰 장점을 보이고 있습니다. 

 

번외로 미국 GEAR협회의 일부 규격에서는 레벨1의 기어와 레벨2의 기어를 나누는 기준이 단순 H강을 사용했는지 않했는지에 따라 판단하고 있어 H강(소입성보증강)이 품질에서 얼마나 중요한지를 보여주고 있습니다.