[하이플럭스 기술자료] KS 탄소강(carbon steel)의 종류와 특징

[하이플럭스 기술자료]

KS 탄소강(carbon steel)의 종류와 특징

 

-목차

1) 일반 구조용 압연 강재(SS재)
2) 냉간압연 강재(SCP재)
3) 열간압연 강재(SHP재)
4) 용접 구조용 압연 강재(SWS재)
5) 내후성 압연 강재
6) 용융 아연도금 강재(SGC재)
7) 전기 아연도금 강재(SEC재)
8) 도장 용융 아연도금 강재(CGC재)
9) 보일러용 압연 강재(SBB재)
10) 기계 구조용 탄소강재(SM-C재)

 

1) 일반 구조용 압연 강재(SS재)

 

■ 특 징
- 인장강도의 최저치가 규정되어 있음.
- 화학조성은 인(P) 및 황(S) 만 규정되어 있고, 탄소(C)는 규정되어 있지 않음.
- 용접성 및 저온인성에 대한 보증 검사가 되어 있지 않음.
- 림드강(RIMMED STEEL)으로, 인 및 황의 편석으로 재질이 불균일함.

■ 용 도
- 주용 강도부를 제외한 기계 및 구조물의 보조재료로 사용됨.
- SS400은 판 두께 50mm 이하까지는 용접성에 문제가 없음.
- SS490 및 SS540은 용접을 하지 않는 곳에 사용함.
- 침탄 담금질용 강으로 사용함

 

■ 표시 방법 및 기호 체계

 

SS  330  P

 

재료형상기호(판재)
-S : 강대     -F : 평강
-A : 형강     -B : 봉강

 

최저 인장강동(400, 490, 540)(N/mm²)

 

재료 표시 기호

 

■ 종류 및 기계적 성질(KS D 3503)

 

 

종 류	기 호	항복강도(N/mm²)		인장강도 (N/mm²)	연 신 율(%)
		16t 이하	16t 초과 40t 이하		5t 이하	5t초과 16t이하
1 종	SS330	205	195	330~430	26 이상	21 이상
2 종	SS400	245	235	400~510	21 이상	17 이상
3 종	SS490	285	275	490~610	19 이상	15 이상
4 종	SS540	400	390	540 이상	16 이상	13 이상

 <비고> 재료 형상기호를 표시할 때는 종류기호 뒤에 P(강판), S(강대), F(평강), A(형강) 및 B(봉)의 기호를 붙인다.

 

2) 냉간압연 강재(SCP재)

냉간압연강판은 열연코일을 소재로 표면 스케일을 제거하고 두께 0.15~3.2mm 정도까지 압연한 후 소둔과 조질압연을 거쳐 생산한다. 열연강판에 비해 두께가 얇고 두께 정도가 우수하며 표면이 미려하고 평활하며 가공성이 우수하다.

KS D3512에서 규정된 1종(SCP1, 일반용), 2종(SCP2, 가공용), 3종(SCP3, 심가공용) 등이 있음

 

■ 특 징
- 가공 경화를 일으키는 재결정 온도 이하 또는 상온에서 압연한 소재
- 표면 상태가 양호하고 어느 정도의 내식성이 있음.
- 기계적 성질이 양호함.
- 소성 가공성이 양호함.
- 가공도에 따라 다양한 조질이 얻어지며, 소재 선택의 폭이 넓음.

 

■ 용 도
-SCP1(SPCC) : 일반용(벤딩이나 간단한 드로잉에 적합, 세탁기, 냉장고, 외판, 캐비닛, 철제가구, 배전반 등)
-SCP2(SPCD) : 가공용(도어, 가솔린 탱크, 통신기기 부품, 전기밥통외판 등)
-SCP3(SPCE) : 심가공용(심가공 후 미려한 표면을 얻을 수 있다. 용도는 자동차용 Rear, Fender, Front panel등 사용)

 

■ 표시 방법 및 기호 체계
SCP1  -  S  D

 

표면처리 상태 기호 : Dull Finishing
-B : Bright Finishing
조질 기호 : 표준 조질
-A : 풀림 상태
-8 : H/8   -4 : H/4   -2 : H/2   -1 : H

재료 및 종류 기호(1종)(SPCC)
-SCP2(SPCD) : 2종   -SCP3(SPCE) : 3종

기계적 성질 보증재료는 종류기호 뒤에 T를 부가하여 기입함.
     Ex)SCP1T - SD

 

■ 종류 및 기계적 성질(KS D 3512)

 

종 류	기 호	조 질	인장강도 (N/mm²)	연 신 율			경 도(Hv)
				0.4t 이상 0.6t 미만	0.6t 이상 1.0t 미만	1.0t 이상 1.6t 미만
1 종	SCP1	S(A)	275이상	34이상	36이상	37이상	115이하
		H/8	294~412	25 이 상			95~130
		H/4	373~490	10 이 상			115~150
		H/2	441~598	-			135~185
		H	549이상	-			170이상
2 종	SCP2	-	275이상	36 이상	38 이상	39 이상	-
3 종	SCP3	-	275이상	38 이상	40 이상	41 이상	-

 <비고> 1. 1종 이외에 2종 및 3종에 대해서도 H/8, H/4, H를 지정해도 됨.
            2. 인장시험 시험편은 5호 압연방향임.

 

3) 열간압연 강재(SHP재)

 

■ 정 의
- 가공경화를 일으키지 않는 재결정온도 이상에서 압연한 소재 열간압연기(Hot strip Mill)에 의해 생산, 약 800도 이상의 고온으로 압연된 제품.

 

■ 특 징
- 산화 피막 생성으로 표면상태가 불량함.
- 소성 가공성이 불량하므로, Bending 및 Drawing시 주의해야 함.

 

■ 용 도
- SHP1(SPHC) : 일반용(두께 1.0 ~13mm)
- SHP2(SPHD) : Drawing 용(두께 1.2 ~6mm)
- SHP3(SPHE) : Deep Drawing 용(두께 1.2 ~ 6mm)

 

■ 표시 방법 및 기호 체계
SHP  1

종류기호(1종)(SPHC)
-2 : 2종(SPHD)  -3 : 3종(SPHE)
재료 표시 기호
1종은 C : 0.15% 이하, Mn : 0.6% 이하, 2종 및 3종은
C : 0.10% 이하, Mn : 0.50% 이하의 탄소강으로 제조함.

 

4) 용접 구조용 압연 강재(SWS재)

 

■ 특 징
- 용접성이 우수하고, 탄소(C), 실리콘(Si) 및 망간(Mn) 함유량을 규정하고 있음.
- 강종은 세미 킬드강(semi killed steel) 또는 킬드강(killed steel)임.
- 강종 중 B 및 C종은 충격시험에 의한 저온 인성을 보증하고 있어서 취성 파괴의 염려가 없음.
- SWS490 이상은 용접시 충분한 주의와 열처리가 필요함.
- 저온 인성은 B종은 0℃, C종은 -10~20℃ 까지 보증함.
- SWS-Y종은 Nb를 첨가한 강종으로, 항복비가 높음.

 

■ 종류 및 기계적 성질(KS D 3515)
 

종 류	기 호	항복강도(N/mm²)		인장강도(N/mm²)	연 신 율(%)		충격치(J)
		16t이하	16t초과 40t이하		5t이하	5t초과 16t이하
1종 - A	SWS400A	245이상	235이상	410~510	23이상	18이상	-
1종 - B	SWS400B						27이상
1종 - C	SWS400C						47이상
2종 - A	SWS490A	325이상	315이상	490~610	22이상	17이상	-
2종 - B	SWS490B						27이상
2종 - C	SWS490C						47이상
3종 - A	SWS490Y A	365이상	355이상	490~610	19이상	15이상	-
3종 - B	SWS490Y B						27이상
4종 - A	SWS520B	365이상	355이상	520~640	19이상	15이상	27이상
4종 - B	SWS520C						27이상
5종	SWS570	460이상	450이상	570~720	-	19이상	47이상

 <비고> 1. 충격시험 온도는 SWS570(-5℃)를 제외하고 모두 0℃임.
            2. 인장시험 시험편은 KS D 3515 규정 시험편임.
            3. 충격시험 시험편은 4호 압연방향임.

 

 

 

5) 내후성 압연 강재

 

■ 용접 구조용 내후성 열간압연 강재(SMA재)
- 대기중의 부식에 견디는 성질을 가진 용접 구조용 압연강재
- 내후성은 인(P), 구리(Cu) 및 크롬(Cr) 등의 첨가에 의해 향상되나, 용접성에는 좋은 영향을 주지 못하므로, 인(P)을 빼고, Cu-Cr계를 기본으로 Mo, Nb, Ni, Ti, V, Zr 중 어느 1종 이상을 첨가함.
- 기본 강종의 SMA 490이며, SMA 400은 강도를 낮추기 위하여 함금 원소의 첨가량을 적게 하여, 내후성이 SMA 490에 비해 떨어짐.
- SMA 570은 SMA 490을 열처리에 의해서 강도를 높인 강종임.

 

■ 고 내후성 압연강재(SPA재)
- 용접 구조용 내후성 열간압연 강재(SMA재)보다 더욱 내후성을 좋게 한 것으로, P-Cu-Cr-Ni계임.
- 내후성이 보통강에 비해 7~8배 정도 좋음.
- 화학성분 중 인(P)의 함유량이 높음.
- 용접성은 SMA재에 비해 상당히 떨어지며, 용접을 할 경우 판 두께를 16mm 이하로 제한하며, 특별한 주의가 필요함.

 

 

6) 용융 아연도금 강재(SGC재)

 

■ 정 의
- 냉간압연 또는 열간압연 강판을 아연이 용융된 도금가마 속을 통과시켜 강판 표면에 아연을 도금시킨 소재

 

■ 특 징
- 내식성이 양호함.
- 다습한 곳에서는 표면아연 부식에 의한 도막 Blister 발생함.

 

■ 표시 방법 및 기호 체계
SGCC  R  P  Z27
Z27 : 도금 부착량 표시기호(54μm)
-Z06 : 13μm   -Z08 : 17μm
-Z10 : 21μm   -Z12 : 26μm
-Z18 : 34μm   -Z20 : 40μm
-Z22 : 43μm   -Z25 : 49μm
P : 화성처리 종류 기호(인산염 처리)
-C : 일반 크롬산 처리
-M : 무처리
R : 도금 마무리 기호(레귤러 스팽글)
-Z : 미니마이즈드 스팽글
SGCC : 재료 및 종류 기호(일반용)
-SGCH : 일반경질용
-SGCD1,2,3 : 가공용 1종, 2종, 3종
-SGC340,400,440,490,570 : 구조용

 

 

7) 전기 아연도금 강재(SEC재)

 

■ 특 징
- 전기분해에 의해 아연염 용액으로부터 금속아연 석출시켜 냉연강재 또는 열연강재 표면에 아연을 부착시킨 소재
- 도장성이 우수하고, 내식성이 양호함.
- 용접성 및 가공성이 우수함.

 

■ 표시 방법 및 기호 체계
SECC  T  P  E08
E08 : 도금 부착량 표시기호(8.5/8 g/㎡)
-E16 : 17/16 g/㎡   -E24 : 24.5/24 g/㎡
-E32 : 34/32 g/㎡   -E24 : 42.5/40 g/㎡
*도금두께가 다른 경우 : E16/E32 D

P : 화성처리 종류 기호(인산염 처리)
-C : 일반 크롬산 처리
-M : 무처리

T : SECC 표준 조질의 인장 및 에릭슨값 보증
-N : SECE 표준 조질의 비시효성 보증

SECC : 재료 및 종류
기호(일반용)
-SECD : 드로잉용
-SECE : 심드로잉용
-SEFC : 가공용

 

 

8) 도장 용융 아연도금 강재(CGC재)

 

■ 정 의
- 냉간압연 강판을 사용한 용융 아연도금 강재에 내구성이 있는 합성 수지 도료를 양면, 또는 한쪽 면에 균일하게 도장, 열처리한 소재

 

■ 특 징
- 내구(식)성에 의한 분류 : 1류(200hr),   2류(500hr),   3류(2000hr)

- 용도에 의한 분류
일반용 : CGCC     일반 경질용 : CGCH
가공용 : CGCD1    구조용 : CGC340(-400, -440, -490, -570)

- 도료에 의한 분류 : 폴리에스터 수지, 실리콘 수지, 불소수지, 염화비닐 수지

 

■ 표시 방법 및 기호 체계
CGCC  32(20)  Z27
Z27 : 도금 부착량 표시기호

32 : 도막의 내구성 (표면 3류, 이면 2류)
20 : 표면 2류, 이면 비보증

CGCC : 재질 및 종류기호

 

 

9) 보일러용 압연 강재(SBB재)

 

■ 특 징
- 판 두께가 두꺼운 압력용기에 사용되며, 용접 구조용 압연강재와 같은 방법으로 용접하고 사용방법도 비슷하나, 가장 큰 차이점은 반드시 상온 이상의 고온 압력용기에 사용되는 것임.
- 고온에서 흑연화를 방지하기 위해 알루미늄의 함유량을 제한하고, 고온강도를 얻기 위하여 실리콘 탈산에 의해 결정립을 중간 정도로 해줌.
- 고온경도 측면에서 망간(Mn)에 의하기 보다는 탄소 함유량을 높여서 강도를 올린 것으로, 저온인성이 상당히 나쁘므로, 상온 이하의 온도에서 사용되는 구조물에는 적합하지 않음.
- 용접 구조용 압연강재(SWS)보다 탄소 함유량이 높아서 용접성이 좋지 못하므로, 용접시 충분한 주의가 필요하며, 판 두께 50mm 이상의 후판. 용접 시는 충분한 예열을 해 주지 않으면 용접 균열이 발생함.
- 몰리브덴(Mo)을 함유한 SBB-46M 및 SBB-49M은, 몰리브덴을 함유하지 않은 것에 비해 고온강도가 훨씬 높고, 500℃까지 사용할 수 있으나 용접성이 떨어짐.

 

 

10) 기계 구조용 탄소강재(SM-C재)

 

■ 정 의
- 강괴로부터 단조비 4S 이상에 해당하는 열간 단조 또는 압연에 의해 만들어진 소재

 

■ 특 징
- 각종 기계 부품용 재료로 적당하며, 담금질, 침탄 담금질 및 고주파 담금질 등의 열처리를 하여사용함.
- 탄소 함유량(0.08~0.61%)이 규정되어 있음.
- 담금질 경도는 탄소 함유량에 직선적으로 증가하나, 0.6%C 이상에서는 거의 일정함.
- 침탄 표면경화 전용강으로 SM-CK재가 규정되어 있으며, 이것은 일반용
  SM-C재보다 인(P), 황(S), 구리(Cu) 및 니켈(Ni) 함유량이 적음

 

■ 종 류
- 일반 담금질용 : SM30C 이상
- 침탄 담금질용 : SM9CK, SM15CK, SM20CK, SM22C 이하
- 고주파 담금질용 : SM35C ~ SV45C (JIS : S45C)

 

■ 표시 방법 및 기호 체계
SM  45  C(K)
(K) : 침탄 표면 경화용
C : 탄소(carbon) 기호
탄소 함유량 대표치(0.45% C)
재료 표시 기호

 

■ 담금질 경도와 탄소 함유량의 관계
 

담금질 경도와 탄소 함유량의 관계

 

 

담금질 경도는 0.6% C 까지는 탄소 햠유량에 비례하여 증가하나, 그 이상에서는 증가 폭이 그다지 크지 않고 거의 일정해집니다.
일반적으로 0.6% C를 기준으로 하여 그 이하는 구조용 탄소강재, 그 이상은 공구강재로 구분합니다.

 

■ 기계 구조용 탄소강재의 종류 및 화학성분(KS D 3752)

종 류	화   학   성   분 (%)
	C	Si	Mn	P	S
SM10C	0.08~0.13	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM15C	0.13~0.18	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM20C	0.18~0.23	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM25C	0.22~0.28	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM30C	0.27~0.33	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM35C	0.32~0.38	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM40C	0.37~0.43	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM45C	0.42~0.48	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM50C	0.47~0.53	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM55C	0.52~0.58	0.10~0.35	0.30~0.60	0.025 이하	0.035 이하
SM9CK	0.07~0.12	0.10~0.35	0.30~0.60	0.020 이하	0.025 이하
SM15CK	0.13~0.18	0.10~0.35	0.30~0.60	0.020 이하	0.025 이하
SM20CK	0.18~0.23	0.10~0.35	0.30~0.60	0.020 이하	0.025 이하

 

 

■ 기계 구조용 탄소강의 열처리 조건 및 기계적 성질

종 류	열처리 조건 (℃)		기  계  적  성  질
	담금질	뜨 임	항복강도 (N/mm²)	인장강도(N/mm²)	연신율(%)	단  면수축율(%)	샤르피 충격치	경  도(HB)
SM9CK	880~920 750~800	150~200 (공냉)	25이상	40이상	23이상	55이상	14이상	121~179
SM15CK	870~920 750~800	150~200 (공냉)	35이상	50이상	20이상	50이상	12이상	143~235
SM20CK	870~920 750~800	150~200 (공냉)	40이상	55이상	18이상	45이상	10이상	154~241
SM30C	850~900	550~650 (급냉)	34이상	55이상	23이상	57이상	11이상	152~212
SM35C	840~890	550~650 (급냉)	40이상	58이상	22이상	55이상	10이상	167~235
SM40C	830~880	550~650 (급냉)	45이상	62이상	20이상	50이상	9 이상	179~255
SM45C	820~870	550~650 (급냉)	50이상	70이상	17이상	45이상	8 이상	201~269
SM50C	810~860	550~650 (급냉)	55이상	75이상	15이상	40이상	7 이상	212~277
SM55C	800~850	550~650 (급냉)	60이상	80이상	14이상	35이상	6 이상	229~285

 

● KS 표준치수의 시험편을 표와 같은 열처리 조건으로 했을 때의 값

● 실제로 적용할 수 없으며, 단지 참고치에 불과함.

 

<비고> 1. SM9CK, SM15CK, SM20CK의 담금질 냉각조건은
           1차 담금질은 유냉 또는 수냉,
           2차 담금질은 수냉 임.
           2. 충격치 단위는 kg.m/cm² 임.

 

 

 

 

KS 탄소강의 종류와 특징 (2).docx