주요 소재별 특성 비교 [SS41(SS400, SS275), SM45C(S45C), AL6061 T6]

안녕하세요. 슬기로운 아봉생활에 방문해주신 구독자님!

오늘 아봉이가 들고온 주제는 "주요 소재별 특성"입니다.
그럼 포스팅 진행해 보도록 하겠습니다!

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서론

아봉이가 설계시에 자주 사용하는 소재들이 몇가지 정해져 있는데요. 주로 SS275, SM45C, SCM440 이렇게 사용을 합니다. 그리고 이번에 진행한 전시품에는 알루미늄 소재도 사용하게 되어서 이 녀석도 조금 알아보도록 하겠습니다.

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구조용 탄소강(STEEL)

1. SS275

이 녀석은 우리에게 SS41로 더 잘 불려지는 KS규격 SS400입니다. 최저 인장강도는 400MPa, 항복강도는 275MPa로서 기계가공용 소재로 많이 사용되고 있지요.

탄소 함유량 약 0.18%로 SM20C와 비슷하구요. 경도와 강도가 필요치 않는 단순 가공품에 주로 사용을 합니다! 판 두께 50t 이내로 사용하는 것을 추천하며 그 이상의 판을 사용하실 땐 탄소강(SM)을 사용하시길 권장합니다.

2. SM45C(JS 규격 S45C)

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두 번째는 탄소 함유량이 0.45%로 중탄소강에 해당되는 SM45C입니다. 비교적 내마모성이 요구되거나 강도가 필요한 곳의 기계 부품에 사용 하는데요. 인장강도 570~710MPa, 항복강도 345(일반)~490MPa(QT)입니다.​

그 외로 지름이 Φ14 이상일 경우엔 열처리에 불리하고 탄소 함유량이 많은 편이라서 용접을 할 시, 용접부에 강도가 급격히 올라가서 균열이 발생될 수 있고 또한 성형 역시 같은 이유로 힘든 소재입니다.​

SM20C는 비교적 탄소 함유가 적어서 강도가 필요하지 않은 부품에 사용한다 하면 요녀석 SM45C는 강도가 필요하고 정밀한 기계부품에 사용된다고 보면 될 것 같아요.

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기계구조용 합금강

1. SCM440

세 번째로 SCM440입니다. 이놈은 우리가 원하는 강도를 갖기 위해서는 퀜칭(Q:담금질) 엔 탬퍼링(T:뜨임)을 해야하는데 그래서 SCM440 QT라 부릅니다. ​그렇다면 퀜칭과 탬퍼링은 무엇이냐. 열처리 기술부터 좀 알아봐야겠네요.

내구성을 늘리는 방법 중 최고인 것이 열처리입니다.
1) 담금질 : 퀜칭이라고 합니다. 고온에서 급냉을 하는거죠. 부품이 경화되서 강도가 올라갑니다.
2) 뜨임 : 탬퍼링입니다. 담금질 후 낮은온도로 가열해 줍니다. 잔류 응력을 제거해주고 기계적 성질 및 조직을 안정화 시켜줘요.
3) 풀림 : 어닐링이라고 합니다. 담금질과 다르게 가열 상태에서 상온에서 천천히 식히는데 이는 뒤틀림을 잡기 위함입니다. 부품이 연화되어서 가공성이 향상되고 경도가 낮아지며 잔류응력이 제거되는 효과가 있습니다.

​다시 SCM440 QT를 보자면 S는 STEEL의 S, C는 CHROME의 C, M은 Molybdenum의 M으로 탄소함유량 규정이 0.38~0.43%입니다. 고온강도, 내마모성, 내열성 등이 우수해서 SM45C보다 강도가 더 필요한 곳에 사용됩니다.

인장강도 980.7, 항복강도 834로 위에 봤던 소재에 비하면 엄청 강합니다.(=QT 후 물성치)

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알루미늄

1. SCM440

 

마지막으로 알루미늄입니다. 알루미늄은 연하고 강도가 낮은 재질로서 다른 금속들을 섞어 합금식으로 많이 사용하는데요. 이에 섞어진 물질 종류나 강도에 따라서 1000번~8000번 규격까지 있습니다.

이 중 저는 6000번대 알루미늄 중 실리콘과 마그네슘을 포함하고 있는 AL6061을 좀 알아볼 건데요. 내식성이 뛰어나 건축물 옥위나 선박, 차량 등에 많이 사용이 됩니다. 내식성이란 녹슬지 않는 성질인데요. AL6061에 섞여있는 마그내슘이 산화 피막을 잘 생성하기 내식성이 좋다고 봅니다.

일단 그냥 사용하는 것이 아니라 저는 열처리도 해줍니다. T6처리 라고 불리는데 알루미늄을 열처리한 뒤 냉간 가공을 안하는 방법입니다. T6 처리를 한 알루미늄은 강도가 크게 올라가며 그 강도는 기존 알루미늄보다 인장강도가 2.5배정도 올라간다고 합니다.

​그리고 알루미늄은 단조성이 좋아서 대량생산에도 적합한 소재에요.

BUT!!!!!!!!!!!
제가 자주 사용하지 않는 이유는 부드러운 금속인 알루미늄은 긁히거나 찍히는 자국이 너무 잘 생깁니다. 경도가 낮다고 보면 되겠지요? 아봉인 이런 이유로 AL6061 T6 소재를 자주 사용하지는 않습니다.

 

이정도로 포스팅을 마쳐야 할 것 같은데요. 혹시 모델링의 무게를 측정해야할 일이 있다면 밀도만 변경해서 잴 수 있습니다.​

알루미늄 밀도는 2710Kg/m3, 스틸 밀도는 7800Kg/m3으로 계산하면 얼추 비슷한 무게가 산출되니 이점 참고하시길 바랄게요!

이만 포스팅 마치도록 하겠습니다.

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마무리

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