냉간공구강 SKD11

안녕하세요, 오늘은 프레스 금형의 펀치나, 다이 스트리퍼 등 중요 부품으로 활용되는 SKD11에 대해서 알아보겠습니다.

 

예전에는 중국산의 품질이 좋지 않아 수요가 많이 없고 대부분 포스코 제품을 선호했습니다. 하지만 최근에는 내질도 문제가 되지 않을뿐더러, 평탄도나 직진도 같은 부분도 많이 향상돼 가격이 저렴한 중국산도 수요가 굉장히 상승했습니다.

 

냉간 공구강으로 불리는 SKD11은 타발형 금형, 프레스 금형의 펀치 그리고 forming roll 등에 널리 사용된다. 이 강종은 열처리로 인해서 생기는 변형이나 치수 변화가 다른 강종에 비해 작은 특징이 있습니다. 소재의 한 방향(또는 압연 방향)에서 물질의 이분법을 나타내며, 다른 방향(또는 다른 방향으로)은 소위 방향에 따라 그 값의 편차를 나타냅니다. 따라서 재료 선택에 주의를 기울이는 것이 특히 중요하다. 우리는 데이터베이스 테스트와 SKD11의 실제 테이블을 바탕으로 발생하는 규모의 변환을 기대할 수 있기를 바랍니다. 그리고 그것은 설계, 제작, 열과 같은 실질적인 측면에 적용될 것입니다.

 

[환봉 시험편의 담금질에 따른 치수 변화]

 

환봉 시험 편을 담금질했을 경우, 담금질 시 바센 길이와 직경 방향에서의 치수 변화량의 차이는 각 온도에서 담금질 후에도 거의 그대로 유지된다. 또한 양방향 치수 변화는 소음 온도의 상승과 함께 감소하여 섭씨 500도를 넘으면 급격히 증대하는데, 이 현상은 잔류 오스테나이트의 분해에 기인합니다. 또한 음량에 의한 치수 변화는 길이 방향에서 항상 팽창하지만, 직경 방향에서 섭씨 200도를 초과하면 수축으로 바뀌는 현상이 있습니다. 즉, 두 치수 변화 곡선은 소재의 단련 비율, 시료의 형상, 크기 등에 따라 다소 상하 방향으로 이동합니다.

 

[금형에 치수 변화]

 

저의 회사 같은 경우는 SKD11 금형 소재에 공급되는 제품이 많습니다. 금형소재는 규격이 너무 다양해서 실험을 일반화하기가 어렵기 때문에 회사에서 가장 많이 나가는 규격으로 실험을 해본 결과를 말씀드리면, 열처리 후의 치수 변화는 폭 방향보다 길이가 크고 길이 방향은 치수 변화의 단신 방향에 해당합니다. 길이와 폭의 치수 편차는 끝과 중심에서 조금씩 다르며, 길이 편차는 중심에서 크고 폭의 편차는 양 끝에서 크다. 열처리 이후의 치수 변화량은 열처리 상태에서 보다 작은데, 형상은 변화하지 않고 모양은 그대로입니다.

 

위와 같이 SKD11의 기본 테스트 샘플과 유틸리티 금형을 열처리할 때 발생하는 치수 변화를 살펴보았습니다. 특히 현장에서 열처리 과정에서 치수 변경 데이터를 입수하는 것은 매우 번거로우며, 납기에 문제가 있다. 다만, 실제 경험을 바탕으로 치수의 변화와 전형적인 금형의 발생을 적어두었습니다. 금형 생산과 열처리에 근무하시는 분들은 참고하십시오.

 

그리고 다음의 글은 대표적인 공구강이자 열간공구강인 SKD61 금형의 열처리에 따른 치수 변화에 대해서 알아보겠습니다.