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제목	13-1 궤도륜 및 전동체의 재료

분류	베어링규격 > 베어링기술정보	작성일	2006.08.11

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13. 베어링의 재료

13-1 궤도륜 및 전동체의 재료

궤도륜 및 전동체는 기계적 강도 및 구름 피로 강도가 크고 경도가 높아야 하며 내마모성이 요구된다.
또한 사용 중 치수 변화에 따른 성능 저하가 일어나지 않기 위해서는 재료의 치수 안정성이 우수해야 함은 물론이다. 그 외에 생산면에 있어서는 가공성이 좋아야 할 것이다.
이와 같은 요구를 만족하는 강종으로서 고탄소 크롬 베어링 강과 표면 강화강이 주로 쓰이고 있으며, 표 13-1과 13-2에 화학 조성을 나타내었다.
사용 부위의 특성에 따른 베어링 강종을 구분하면 다음과 같다.

- 일반적인 사용 부위 ; 고탄소 크롬 베어링 강에 완전 경화처리
- 내충격성과 인성이 요구되는 부위 ; 고탄소 크롬 베어링 강에 표면 유도 경화 크롬강, 크롬 몰리브덴강, 니켈 크롬 몰리브덴강을 사용하여 침탄 열처리

베어링의 구름 피로 수명은 동일 소재를 사용하여도 산포가 발생하는데, 재료 중에 존재하는 비금속 개재물이라든가 기타 재질의 불균일성 등이 그 주요인이다.
비금속 개재물은 철강 제조시 제강 원료, 용해 방법, 주조 방법 및 열처리 등에 의해 그 성상이 다르다.
KBC는 사용 강재에 대해서 진공 탈가스 처리를 기본으로 기정하고 재질의 편석도, 결함 조직 유무를 엄격히 관리함으로써 베어링 성능의 산포를 최소로 하고 있으며, 재료내 불순물에 의한 구름 피로 성능의 저하를 더욱 줄이고자 할 때는 베어링 표면에 특수 열처리(HL 처리)를 추가하여 수명의 향상은 물론 신뢰성도 높이고 있다.
베어링의 일반적인 사용 온도 조건은 120℃까지는 보장이 되나 그 이상의 온도에서는 경도 저하와 베어링 부품의 치수 변화 및 윤활 문제 등으로 인해 사용이 곤란해 질 수가 있다. 이에 대한 재료로서의 대응을 위해 경도 보상 및 치수 안정화 처리 방법이 개발되어 있으며, 사용 조건에 따라서는 350℃정도까지는 보장이 될 수 있다.

고온 또는 부식 환경 조건에서의 베어링 소재는 아래와 같다.

- 350℃ 이상의 고온 : 내열강, Si3N4등의 세라믹 베어링
- 내열 또는 내식성 요구 : 마르텐사이트계 스테인레스강

또한 베어링의 경량화, 사용 조건의 가혹화에 대비한 특수 열처리 방법도 개발되어 있다. 베어링 표면에 인성을 갖는 금속상을 분산시키므로써 이물을 포함하는 윤활 조건에서의 균열 전파를 억제할 수 있으며, 미세한 금속 조직을 부여하는 열처리(RC 처리)에 의해서는 구름 피로 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.

[표 13-1] 베어링 강 재료의 화학 성분
규격	기호	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo
KOREA KS D 3525	STB2 STB3 STB4	0.95…1.1 0.95…1.1 0.95…1.1	0.15…0.35 0.4…0.7 0.15…0.35	≤0.5 0.9~1.15 ≤0.5	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	1.3…1.6 0.9…1.2 1.3…1.6	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	≤0.08 ≤0.08 1.1…0.25
GERMANY VDEH (German & Steel Iron& Asso ciation)	105Cr2 105Cr4 105Cr6 100Cr Mn6	1…1.1 1…1.1 0.9…1.05 0.9~1.05	0.15…0.35 0.15…0.35 0.15…0.35 0.5…0.7	0.25…0.4 0.25…0.4 0.25…0.4 1…1.2	≤0.03 ≤0.03 ≤0.025 ≤0.025	≤0.025 ≤0.025 ≤0.02 ≤0.02	0.4…0.6 1.9…1.15 1.4…1.65 1.4…1.65	- - - -	- - - -
JAPAN JISG 4805	SUJ1 SUJ2 SUJ3 SUJ4 SUJ5	0.95…1.1 0.95…1.1 0.95…1.1 0.95…1.1 0.95…1.1	0.15…0.35 0.15…0.35 0.4…0.7 0.14…0.35 0.4…0.7	0.5 0.5 0.9…1.15 0.5 0.9…1.15	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	0.9…1.2 1.3…1.6 0.9…1.2 1.3…1.6 0.9…1.2	≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.25	≤0.08 ≤0.08 ≤0.08 1.1…0.25 1.1…0.25
U.S.A AISISAE J4805	E51100 E52100	0.98…1.1 0.98…1.1	0.2…0.35 0.2…0.35	0.25…0.45 0.25…0.45	≤0.025 ≤0.025	≤0.025 ≤0.025	0.9…1.15 1.3…1.6	≤0.25 ≤0.25	≤0.08 ≤0.08
FRANCH AFNOR	100C2 100C6 100CD7	0.95…1.1 0.95…1.1 0.95…1.05	0.15…0.35 0.15…0.35 0.2…0.45	0.2…0.4 0.2…0.4 0.2…0.4	≤0.03 ≤0.03 ≤0.03	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	0.4…0.6 1.35…1.6 1.65…1.95	- ≤0.3 -	- ≤0.1 0.15…0.3
GREAT BRIT AINBS970 PART	535A99	0.9…1.2	0.1…0.35	0.3~0.75	≤0.05	≤0.05	1…1.6	-	-
SWEDEN SKF	SKF24 SKF25	0.92…1.02 0.92…1.02	0.25…0.4 0.25…0.4	0.25…0.4 0.25…0.4	≤0.03 ≤0.03	≤0.03 ≤0.03	1.65.1.95 1.65.1.95	- -	0.15…0.3 1.3…0.4

[표 13-2] 표면 경화 강 재료의 화학 성분
규격	기호	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo
KOREAKS D 3525	SCr420H SCM415H SCM420H SNCM 220H SNCM 420H	0.17..0.23 0.12..0.18 0.17..0.23 0.17..0.23 0.17.0.23	0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35	0.55…0.9 0.55…0.9 0.55…0.9 0.6…0.95 0.4…0.7	≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03	≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03	- - - 0.35…0.75 1.55…2	0.85..1.25 0.85..1.25 0.85..1.25 0.35..0.65 0.35..0.65	- 0.15…0.35 0.15…0.35 0.15…0.3 0.15..0.3
GERMANY VDEHDIN 17210	16MnCr5 20MnCr5 15CrNi6 18CrNi8	0.14..0.19 0.17..0.22 0.12…017 0.15…0.2	0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35	1.0…1.3 1.1…1.4 0.4…0.6 0.4…0.6	≤0.035 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.03	≤0.035 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.035	- - 1.4…1.7 1.8…2.1	0.8…1 1…1.3 1.4…1.7 1.8…2.1	- - - -
JAPAN JISJIS G4052	SCr420H SCM415H SCM420H SNCM 220H SNCM 420H	0.17..0.23 0.12..0.18 0.17..0.23 0.17..0.23 0.17..0.23	0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35 0.15..0.35	0.55…0.9 0.55…0.9 0.55…0.9 0.6…0.95 0.4…0.7	≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03	≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03	- - - 0.35…0.75 1.55..2	0.85..1.23 0.85..1.23 0.85..1.23 0.35..0.65 0.35..0.65	- 0.15..0.35 0.15..0.35 0.15…0.3 0.15…0.3
U.S.A ASTMA 304	5120H 4118H 8620H 4320H	0.17..0.23 0.17..0.23 0.17..0.23 0.17..0.23	0.15…0.3 0.15…0.3 0.15…0.3 0.15…0.3	0.6…1 0.6…1 0.6…0.95 0.4..0.7	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	- - 0.35…0.75 1.55..2	0.60…1 0.3…0.7 0.35..0.65 0.35..0.65	- 0.08..0.15 0.15..0.25 0.2…0.3
FRANCE AFNOR	20ND8 16MC5 20NCD2 16NCD4 16NCD13 18NCD4 20NCD7	0.16..0.23 0.14..0.19 0.18..0.23 0.12..0.19 0.12..0.18 0.16..0.22 0.16..0.22	0.1…0.35 0.1…0.4 0.1…0.4 0.1…0.4 0.1…0.4 0.2…0.35 0.2…0.35	0.2…0.5 1…1.3 0.7…0.9 0.5…0.9 0.2…0.5 0.5..0.8 0.45…0.65	≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03	≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.025	1.8…2.3 - 0.4…0.7 1…1.3 3…3.5 0.9…1.2 1.65…2	- 0.8…1 0.4…0.6 0.4…0.7 0.85..1.15 0.35..0.55 0.2…0.6	0.15..0.3 - 0.15..0.3 0.1…0.2 0.15..0.35 0.15..0.3 0.2...0.3
GREAT BRIT AINBS970 PART	665H17 655H13 832H13 820H17 805H20	0.14…0.2 0.1…0.16 0.1…0.16 0.14…0.2 0.18..0.23	0.1..0.35 0.1..0.35 0.1..0.35 0.1..0.35 0.15..0.35	0.3…0.6 0.3…0.6 0.3…0.6 0.6…0.9 0.7…1	≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05	≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05	1.5…2 3…3.75 3…3.75 1.5…2 0.4…0.7	- 0.6…1.1 0.6…1.1 0.8…1.2 0.55..0.8	0.2…0.3 - 0.1…0.25 0.1…0.2 0.15…0.25

자료출처 : KBC베어링 기술정보

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