기계구조용 탄소강에서는 기계적 성질이 우수하고 열처리에 의해 그 성질을 변화시키는 것이 가능하나, 그 외에 구조용강으로서 탄소강의 기본성분에 Mn, Cr, Ni, Mo 등의 합금원소를 첨가하여 구조용강의 기계적 성질을 개량한 것을 일반적으로 ‘구조용 합금강’이라 하며 그중 0.25~0.50%C 정도의 중탄소 합금강이 강인강으로 불리어진다.
강인강은 전술한 바와 같이 합금원소를 첨가하여 질량효과(Mass effect)와 강인성의 개선을 꾀한 것으로 강인강으로서의 강종을 선택하는 데에는 질량효과를 고려하여 경화능 곡선(硬化能 曲線, Hardenability band), 이상임계직경(理想臨界直經)을 검토하고 부품단면의 담금질조직, 경도를 조사하여 그 부품에 걸리는 응력의 분포에 대응하는 충분한 강인성을 가진 강종을 선택해야 한다.
강인강은 축(Shaft), 기어(齒車, Gear), 볼트(Bolt), 너트(Nut) 등 강인성을 필요로 하는 기계부품에 가장 널리 사용된다.
(1) Cr강
중탄소강에 1% 전후의 Cr을 첨가한 것인데 풀림상태에서는 기계적 성질에는 별 차이가 없으나 담금질에 의하여 개선시키는 것이 가능하다. 인장강도 등을 증가시키나 연신율이 떨어지지 않는 특성을 가지며 반복되는 하중에 견디는 저항력이 있다. KS에는 SCr 415, 420, 430, 435, 440, 445종의 6종류가 있으며 이들은 서로 C 함량만이 다를 뿐이다.
(2) Cr-Mo강
SCM 415~822가 있다. 강인강에는 Ni-Cr강이 가장 중요하지만 Cr강에 소량의 Mo를 첨가하면 우수한 성질을 얻을 수 있기 때문에 이 강종은 값이 비싼 Ni를 절약하기 위하여 Ni-Cr강의 대용강으로 사용된다. 기계적 성질, 담금질성, 질량효과 등이 Ni-Cr강과 크게 다르지 않다. 이 강종의 사용이 가장 많은 편이며 기어(Gear)류, 소형축(Shaft), 볼트(Bolt)류 등에 사용된다.
(3) Ni-Cr강
Ni를 첨가하면 강도는 증가시키면서 인성은 저하시키지 않기 때문에 Ni은 우수한 합금원소로 간주된다. Cr에 의한 담금질성은 Cr량이 1% 이상이 되면 현저히 작용효과가 완만하게 되므로 Ni을 첨가함으로써 더욱 담금질성이 개선되며, 또한 강인성을 증가시키는 등 담금질 경화성이 개선된다. 일반적으로 대형 단조용 강재로 적합하지만 가공에 있어서는 백점(白店: 수소 Gas의 영향에 의한 강재 내부의 Crack) 등의 미세한 균열(Crack)이 생기기 쉽고 그 밖에 열처리가 적합하지 않으면 뜨임취성(燒戾脆性)을 일으키므로 주의해야
한다. SNC 236, 415, 631, 815, 836종이 있으며 주로 Ni 함유량에 의해 구분된다.
(4) Ni-Cr-Mo강
Ni-Cr강은 뜨임취성에 민감하며 큰 질량의 것은 내부까지 급냉하는 것이 곤란하므로 Mo을 0.3% 정도 첨가하여 뜨임취성을 방지하고 동시에 담금질성을 향상시킨다. 용도로서는 대형기어, 축(Shaft) 등에 쓰이고 있다.
이 강종에는 SNCM 220, 240, 415, 420, 431, 439, 447, 447, 616, 625, 630, 815종까지 11종이 있는데, Ni-Cr량을 변화시킨 것이며 SNCM 815가 Ni-Cr-Mo을 가장 많이 함유하고 있다.
(5) Mn강, Mn-Cr강
SMn 420, 433, 438, SMnC 420, 443이 있으며 Mn강은 탄소강 중 Mn 함유량을 높인 것으로 탄소강의 질량효과를 개선시킨 것이다. Cr, Ni을 사용하지 않으므로 값이 저렴하다. SMnC 420은 SMn 420에 Cr을 첨가한 것이다.
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