SM45C(S45C) 기계구조용 탄소강 기계적성질 및 특징 총정리

 

기계구조용 탄소강은 기계구조용 합금강과 함께 기계구조용 이라는 명칭이 쓰여지는 강재 중 하나이며, 대부분 편하게 탄소강이라고 말하기도 합니다. 이름 그대로 기계를 구동하는데 필요한 구조가 되는 부품을 만드는데 사용되는 강재로 산업 전반에 널리 상용되고 있는 강재입니다.

 

기계구조용 탄소강의 종류가 매우 다양해 한번에 다 설명할 수 없어, 이번에는 시중에서 가장 많이 쓰이는 몇 가지 범용강종 몇 가지만 알아보고 어디에 많이 쓰이는지, 기계적성질은 어떻게 되며, 화학성분은 어떻게 되는지 특징을 자세하게 알아보겠습니다.

 

 

- 목  차 -

1. 기계구조용 탄소강
  1.1 기계구조용 탄소강의 종류
  1.2 기계구조용 탄소강 강종명의 의미
  1.3 기곅구조용 탄소강 분류

2. 화학성분 및 기계적성질 (KS D 3752)
  2.1 제조방법
  2.2 화학성분
  2.3 기계적성질

3. 범용 기계구조용 탄소강의 특징 
  3.1 SM45C(S45C)
  3.2 SM20C, SM25C(S20C, S25C)
  3.3 열처리 전 기계적성질
  3.4 규격 별 호환 가종 규격

 

 

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1.기계구조용 탄소강

1.1 기계구조용 탄소강의 종류

기계구조용 탄소강에는 SM10C 부터 SM58C까지 사이에 많은 강종이 존재하지만, 시중에서 가장 많이 쓰이는 범용강종으로 SM20C, SM25C, SM45C가 있습니다. 일본의 JIS규격에서는 강종명에 M을 제외하고 S20C, S25C, S45C로 표기하고 국내에서도 JIS규격으로 많이 사용하고 있습니다.

 

KS 규격	JIS 규격	구분	비고
SM10C	S10C	저탄소강
SM12C	S12C
SM15C	S15C
SM17C	S17C
SM20C	S20C
SM22C	S22C
SM25C	S25C
SM28C	S28C	중탄소강
SM30C	S30C
SM33C	S33C
SM35C	S35C
SM38C	S38C
SM40C	S40C
SM43C	S43C
SM45C	S45C
SM48C	S48C	고탄소강
SM53C	S53C
SM55C	S55C
SM58C	S58C
SM9CK	S09CK	저탄소 침탄강
SM15CK	S15CK
SM20CK	S20CK

 

1.2 기계구조용 탄소강 강종명의 의미

전세계에는 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.

 

1.2.1 SM20C / SM25C 

• S: Steel / M: Machine / 20: 함유 탄소량의 중간치 x 100 / C: Cabon
• S: Steel / M: Machine / 25: 함유 탄소량의 중간치 x 100 / C: Cabon
• SM20C를 예로 들면 SM20C 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

 

1.3 기계구조용 탄소강 분류

기계구조용 탄소강은 함유된 탄소(C) 함량에 따라 크게 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강 3가지로 구분이 가능하며, 각 각의 특징이 다르다.

 

1.3.1 저탄소강

•  탄소 함량이 0.3% 미만인 탄소강을 말하며, 탄소 함량이 적어 열처리가 무의미해 열처리를 하지 않고 그대로 많이 사용함. 저탄소강은 가격이 저렴하고 용접성이 좋아 보통 단순 기계구조물 용접용이나, 베어링 커버 같이 강한 경도를 요하지 않는 곳에 많이 쓰이고 있습니다. 

1.3.2 중.고탄소강 

• 중탄소강은 탄소 함량이 0.3%~0.5%, 고탄소 0.5% 이상을 말하며, 탄소 함량이 높아 열처리 후 용도에 맞게 사용함. 열처리를 하는지 하지 않는지에 따라 저탄소강이 사용되는 곳에도 사용이 가능하며, 열처리를 할 경우 강한 경도를 요하는 곳에도 사용이 가능하다는 장점과 가격이 저렴하고 시중해서 수급이 용이하여 가장 많이 사용하는 강종 중 하나입니다.

 

 

2.  화학성분 및 기계적성질 (KS D 3752)

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 상관 없다.
• 2.1.3  강재는 특별히 지정이 없는 한, 압연 또는 단조한 그대로 한다.  

2.2 화학성분

화학성분은 저탄소강, 중.고탄소강의 조금의 차이가 있어 잘 구분해야 합니다. 

강재명	원 소 기 호 (%)
	C	Si	Mn	P	S
SM10C (S10C)	0.08 ~ 0.13	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM12C (S12C)	0.10 ~ 0.15	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM15C (S15C)	0.13 ~ 0.18	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM17C (S17C)	0.15 ~ 0.20	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM20C (S20C)	0.18 ~ 0.23	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM22C (S22C)	0.20 ~ 0.25	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM25C (S25C)	0.22 ~ 0.28	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.030 이하	0.035 이하
SM28C (S28C)	0.25 ~ 0.31	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM30C (S30C)	0.27 ~ 0.33	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM33C (S33C)	0.30 ~ 0.36	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM35C (S35C)	0.32 ~ 0.38	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM38C (S38C)	0.35 ~ 0.41	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM40C (S40C)	0.37 ~ 0.43	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM43C (S43C)	0.40 ~ 0.46	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM45C (S45C)	0.42 ~ 0.48	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM48C (S48C)	0.45 ~ 0.51	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM50C (S50C)	0.47 ~ 0.53	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM53C (S53C)	0.50 ~ 0.56	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM55C (S55C)	0.52 ~ 0.58	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM58C (S58C)	0.25 ~ 0.61	0.15 ~ 0.35	0.60 ~ 090	0.030 이하	0.035 이하
SM9CK (S09CK)	0.07 ~ 0.12	0.10 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.025 이하	0.025 이하
SM15CK (S15CK)	0.13 ~ 0.18	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.025 이하	0.025 이하
SM20CK (S20CK)	0.18 ~ 0.23	0.15 ~ 0.35	0.30 ~ 0.60	0.025 이하	0.025 이하

• 비고1 Cr은 0.20% 넘지 않아야 한다. 다만, 주문자와 협의에 따라 0.30% 미만으로 해도 좋다.
• 비고2 SM9CK, SM15CK, SM20CK는 Cu는 0.25%를, Ni는 0.20%를, Ni+Crdns 0.30% 넘어서는 안 된다.
• 비고3 기타 강종은 Cu는 0.30%를, Ni는 0.20%를, Ni+Crdns 0.35% 넘어서는 안 된다.

2.3 기계적성질

KS D 3752 규격에서 기계적성질을 보증하는 부분은 현재 삭제된 상태로 개정되었습니다. 다만 아직까지 예전 KS D3752 규격집을 가지고 대입하는 경우가 있어 협의가 필요한 부분입니다. 아래 표는 예전 KS  규격에 기재 되었던 기준을 표시한 것입니다.

 

• 2.3.1 SM45C(S45C) 같은 기계구조용 탄소강의 기계적성질은 열처리(노말라이징 or  퀜칭) 후 테스트하는 것을 원칙으로 한다. 원소재 상태의 시편으로 테스트 값은 의미가 없습니다. 

기계구조용 탄소강 기계적성질

• 2.3.2 KS D 3752 국가 표준 바로가기(접속 후 표준원문보기 클릭)

e나라 표준인증

 

 

 

3. 범용 기계구조용 탄소강의 특징

3.1 SM45C(S45C)

보급형 국민 강재라고 할 정도로 산업 전반에 가장 많이 쓰이는 강재 중 하나입니다. 시중에서 구조용 탄소강이라고 하면 SM45C를 말한다고 할 정도입니다. 저렴한 가격 때문에 막 사용하기에도 좋으며, 적당한 품질을 요하는 곳에도 사용하기 좋은 강재입니다. 

 

• 3.1.1 중.고탄소강에 속해 있어 높은 탄소 함량으로 인해, 기본적인 강도가 좋아 가공성은 좋은 반면에 용접이 용이하지 않는 특징이 있습니다. 용접이 불가능 한것은 아니지만 예열을 오래해야하는 불편함이 있어 용접용으로는 잘 사용하지 않습니다. 
• 3.1.2 보통 Q.T(퀜칭&템퍼링)열처리 후 사용하는 강재로, 합금 함유량이 거의 없어 열처리 성능이 합금강에 비해 좋지 않아 높은 탄소 함유량에 비해 경도 등 기계적성질 값이 생각보다 높지 않은 강재입니다. 
• 3.1.3 시중에서 SS400(일반구조용강재)와 많이 비교를 하지만 SS400은 성분의 규제가 없는 반면, SM45C는 성분의 규제가 있어 KS규격에서 엄격히 관리하고 있습니다. 

 

3.2 SM20C, SM25C(S20C, S25C)

저탄소강에 속해있는 기계구조용 탄소강으로 탄소 함량이 매우 적어 열처리 시 열처리 효과가 거의 없다고 해도 무방한 강재입니다. SM45C와 반대로 용접성이 매우 좋아 용접용 구조물에 많이 사용하고 있습니다. 

 

• 3.2.1 탄소 함량이 너무 적어 기본 적인 강도가 매우 낮고, 연성이 높아 가공성이 좋지 않습니다. 하지만 용접성이 매우 좋아 구조물 용접에 많이 사용되는 범용 강재입니다. SM45C와 더불어 산업 전반에 많이 사용합니다. 
• 3.2.2 위에서 말한 SS400 강재와 많이 호환하여 사용하는 강재로, 흔히 중요하지 않은 부분에서 막 쓰인다고하여 막철 이라고도 하는 강재입니다. 

 

3.3 열처리 전 기계적성질

많은 분들이 강종의 열처리 전 기계적성질을 궁금해 하시지만, 결론은 열처리 전 기계적성질은 알수가 없습니다. 

• 제강 때 마다 화학성분 함량, 투입되는 스크랩의 종류, 날씨, 계절 등 너무 많은 변수가 있어 조직의 평균화 보장이 어렵습니다. 
• 기계적성질은 열처리가 좌우하는 것으로, 같은 강종에서 화학성분이 조금만 차이가 나도 열처리 온도와 시간이 달라집니다.   

3.4 규격 별 호환 강종 규격

규격 별 호환 강종 규격

 

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