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| 기계재료(materials)는 그림 N1-1과 같이 부품란의 재질 칸에 기계재료 기호로 표시한다. |
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| <그림 N1-1> |
KS D(금속부문)에 규정된 기계재료 기호는 그림 N1-2와 같이 일반적으로 세 부분으로 구성되어 있다. 처음 부분(제 1위 문자): 재질을 나타내는 부분으로 재질의 영어 표기 머리글자나 원소 기호를 사용한다.중간 부분(제 2위 문자): 규격, 제품명, 형상별 종류나 용도를 나타내는 부분으로 영어 표기의 머리글자를 사용한다.끝 부분(제 3위 문자): 재질의 종류 번호, 최저 인장 강도를 숫자나 알파벳으로 표시한다.필요에 따라 제 4위 문자(조직 상태, 표면 마무리, 열처리 등), 제 5위 문자(제품 형상) 등을 덧붙여 표시하는 경우도 있다. |
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| <그림 N1-2> |
 기계재료 기호  제 1위 문자(재질) |
| 기호 | 재질 | 기호 | 재질 |
| Al | 알루미늄(aluminum) | F | 철(ferrum) |
| AlBr | 알루미늄 청동(aluminum bronze) | MS | 연강(mild steel) |
| Br | 청동(bronze) | NiCu | 니켈-구리 합금(nickel-copper alloy) |
| Bs | 황동(brass) | PB | 인청동(phosphor bronze) |
| Cu | 구리 또는 구리 합금(copper) | S | 강(steel) |
| HBs | 고강도 황동(high strength brass) | SM | 기계 구조용강(machine structure steel) |
| HMn | 고망간(high manganese) | WM | 화이트 메탈(white metal) |
| <표 N1-1-1> |
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제 2위 문자(규격, 제품명, 형상별 종류, 용도 등) |
| 기호 | 규격, 제품명, 형상, 용도 | 기호 | 규격, 제품명, 형상, 용도 |
| B | 봉 (bar) |
MC | 가단 주철품 (malleable iron casting) |
| BC | 청동 주물 (bronze casting) |
NC | 니켈 크롬강 (nickel chromium) |
| BsC | 황동 주물 (brass casting) |
NCM | 니켈 크롬 몰리브덴강 (nickel chromium molybdenum) |
| C | 주조품 (casting) |
P | 판 (plate) |
| CD | 구상 흑연 주철 (ductile cast iron) |
PS | 일반 구조용 관 (tube for general structure) |
| CP | 냉간 압연 연강판 (cold-rolled mild steel plate) |
PW | 피아노선 (piano wire rods) |
| Cr | 크롬강 (chromium) |
S | 일반 구조용 압연재 (rolled steel for general structure) |
| CS | 냉간 압연 강대 (cold-reduced carbon strip) |
SW | 강선 (steel wire) |
| DC | 다이캐스팅 (die casting) |
T | 관 (tube) |
| F | 단조품 (forging) |
TB | 고탄소 크롬 베어링 관 (high carbon chromium bearing steels) |
| G | 고압 가스 용기 (gas cylinder) |
TC | 탄소 공구강 (carbon tool steel) |
| HP | 열간 압연 연강판 (hot-rolled mild steel plates) |
TKM | 기계 구조용 탄소 강관 (carbon steel tubes for machine structural purposes) |
| HR | 열간 압연 (hot-rolled) |
THG | 고압 가스 용기용 이음매 없는 강관 (seamless steel tube for gas cylinder) |
| HS | 열간 압연 강대 (hot-rolled strip) |
W | 선 (wire) |
| K | 공구강 (tool steel) |
WR | 선재 (wire rod) |
| KH | 고속도 공구강 (high speed tool steels) |
WS | 용접 구조용 압연강 (rolled steels for welded structure) |
| <표 N1-1-2> |
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제 3위 문자(재질 종류 번호, 최저 인장 강도, 탄소 함량 등) |
| 기호 | 의미 | 보기 | 기호 | 의미 | 보기 |
| 1 | 1종 | SHP 1 | 5A | 5종 A | SPS 5A |
| 2 | 2종 | SHP 2 | 34 | 최저 인장 강도 또는 항복점 | WMC 34 |
| A | A종 | SWS 41A | C | 탄소 함량(0.10∼0.15%) | SM 12C |
| B | B종 | SWS 41B |
| <표 N1-1-3> |
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제 4위 문자(조직 상태, 표면 마무리, 열처리 등) |
| 구분 | 기호 | 의미 | 구분 | 기호 | 의미 |
| 조 직 상 태 |
A | 풀림(annealing)한 상태 | 열 처 리 |
N | 불림(normalizing) |
| H | 경질(hard) | Q | 담금질(quenching), 뜨임(tempering) | ||
| 1/2H | 1/2 경질 | SR | 시험편에만 불림 | ||
| 1/4H | 1/4 경질 | TN | 시험편에 용접 후 열처리 | ||
| 1/8H | 1/8 경질 | 기 타 |
CF | 원심 주조(centrifugal casting) 주강관 | |
| S | 표준 조질(standard refining) | K | 킬드강(killed steel) | ||
| 표 면 |
D | 무광택 마무리(dull finishing) | CR | 제어 압연 강관(controlled rolling steel plate) | |
| B | 광택 마무리(bright finishing) | R | 압연한 그대로의 강관 |
| <표 N1-1-4> |
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제 5위 문자(제품 형상) |
| 기호 | 제품 형상 | 기호 | 제품 형상 | 기호 | 제품 형상 |
| P | 강판 |
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각재 |
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평강 |
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둥근강 |
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6각강 |
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I 형강 |
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파이프 |
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8각강 |
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채널(channel) |
| <표 N1-1-5> |
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| <그림 N1-1-1> |
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기계재료는 크게 금속 재료와 비금속 재료로 분류한다.금속 재료(metals) 철금속 재료(ferrous metals)비철금속 재료(nonferrous metals): 구리와 구리 합금, 알루미늄과 알루미늄 합금, 마그네슘과 마그네슘 합금, 베어링 합금비금속 재료(nonmetals): 합성수지, 다이아몬드, 내화 재료, 보온 재료, 윤활 재료, 절삭재, 목재 시멘트, 도료 철금속 재료는 탄소 함유량에 따라 순철, 강, 주철 세 가지로 분류한다. 순철(pure iron): 탄소 함유량이 0.02% 이하이며 변압기의 철심 등과 같은 자성체로 쓰인다.강(steel): 탄소 함유량이 2.11% 이하이며 주로 기계의 주요 부품 재료로 사용된다.주철(cast iron): 탄소 함유량이 2.11% 이상이며 기계의 몸체 주조용으로 많이 쓰인다. 강는 다시 탄소강과 합금강으로 분류된다. 탄소강(carbon steel): 철, 탄소 외에 약간의 규소, 망간, 인, 황 등의 원소가 함유된 강이다.합금강(alloy steel): 탄소강에 니켈, 크롬, 망간, 규소, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐 등의 원소를 1종 이상 첨가시켜 특수한 기계적 성질을 가지도록 한 것이다. 기계 구조용, 공구용, 내식·내열용, 특수용 합금강이 있다. 특히 주조에 쓰이는 강을 주강(cast steel)이라 하고 그 제품을 주강품(steel castings)이라 한다. |
| 기계재료 |
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금속재료 |
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철금속재료 |
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순철(C < 0.02) | |||
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강(C < 2.11) |
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탄소강 | ||||
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비금속재료 |
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비철금속재료 |
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주철(C > 2.11) |
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합금강 |
| 주철은 파단면의 색깔에 따라 백주철(white cast iron), 회주철(grey cast iron), 반주철(mottled cast iron)로 나누며, 구성 성분에 따라 보통 주철, 고급 주철, 합금 주철로 분류된다. 주철은 강보다 용융점이 낮아서 모양이 복잡한 형상이더라도 주조하기가 쉽고, 또 값이 싸므로 일반 기계재료로 널리 사용되고 있으나, 취성(brittleness)이 있고 단련이 안 되는 것이 결점이다. 보통 주철(common grade cast iron): 대표적인 회주철이다. 강도나 불순물의 양을 엄밀하게 제한하지 않는 주철을 말하는데, 기계 가공성이 좋고 값이 싼 것이 특징이다.고급 주철(high grade cast iron): 인장 강도를 크게 한 주철이다. 특히 회주철의 재질을 개선한 미하나이트 주철(meehanite cast iron)은 브레이크 실린더, 기어 등의 기계 부품에 사용한다.합금 주철(alloy cast iron): 주철의 여러 가지 성질을 향상시키기 위하여 특정한 합금 원소를 넣은 주철이다.주철은 이 외에도 가단주철(malleable cast iron), 구상 흑연 주철(spheroidal graphite cast iron), 칠드 주철(chilled cast iron) 등 많은 종류가 있다. 표 N2-1은 일반 기계의 주요 부품용 기계재료를 나타낸 것이다. |
| 주요 부품 | 사용 조건 | 기계재료 |
| 몸체 | 두께가 비교적 얇은 경우 | GC200 |
| 두께가 비교적 두꺼운 경우 | GC300 | |
| 압력, 온도 조건이 가혹한 경우 | GCD, SC, SF | |
| 내식성이 요구될 때 | STS304, 회주철품 | |
| 축 | 작은 축 | SM45C |
| 큰 축 | SC60, SCM445, SMn3 | |
| 베어링 | 구름베어링, 롤러베어링 | STB2, STB3 |
| 차량용, 압연기용, 충격하중이 있을 때 | SNCM220, SNCM420 | |
| 내식용 | STS420J2, STS440C | |
| 제트엔진 등의 고온용 | SKH51 | |
| 기어 | 강력 기어 | SCr440, SCM440, SNCM630 SCr420, SCM420, SNCM616 |
| 중력 기어 | SM45C(담금질 후 템퍼링, 고주파 담금질) | |
| 대형 기어 | LMnSC2, MnCrSC2 GC250, GC300, GCD45 | |
| 지그, 게이지 | 치수정밀도, 내마모성이 필요할 때 | STS3, STS31, STD11, STD2 |
| 캠 | 강도가 문제되지 않는 곳 | 주철품 |
| 강도나 내마모성이 필요한 경우 | 강재 | |
| 습기가 많은 곳에서 사용할 때 | 침탄 담금질, 고주파 담금질 후 러핑 |
| <표 N2-1> |
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| 1. 강의 열처리 강은 가열(heating)과 냉각(cooling)을 어떻게 하는가에 따라 여러 가지 기계적, 물리적 성질을 가지게 할 수 있다. 이것을 열처리(heat treatment)라고 한다. 풀림(annealing): 강을 연하게 하거나 전성 및 연성을 높이기 위하여 약 750~1000℃까지 가열한 후 가열 노(furnace) 내에서 천천히 식히는 열처리이다.불림(normalizing): 강을 표준상태로 하기 위한 열처리이며 조직을 균일하게 하고 기계적 성질을 향상시킨다. 강을 약 700~1100℃까지 가열한 후 공기 중에서 냉각시킨다.담금질(quenching): 강을 강하게 하거나 경도를 높이기 위하여 약 750~950℃까지 가열한 다음 물 또는 기름 등에 넣어서 급랭시키는 조작이다.뜨임(tempering): 내부 응력을 제거하고 인성을 개선하기 위하여 담금질한 소재를 다시 가열한 다음 냉각시키는 열처리이다. 담금질한 강은 반드시 뜨임 한 다음에 사용해야 한다.강의 표면 경화(surface hardening): 표면만을 단단하게 하고 내부는 강인한 성질을 가지도록 하는 열처리이다. 다음과 같은 방법이 있다.화염 경화법(flame hardening): 산소-아세틸렌가스 불꽃을 사용하여 강의 표면을 담금질 온도로 가열한 다음 급랭시켜 재료의 표면만을 담금질하는 방법이다.고주파 경화법(induction hardening): 고주파 전류를 이용하여 일정한 두께의 표면만을 가열한 후 급랭시키는 방법으로, 기어 또는 복잡한 모양의 부품들을 부분적으로 경화시킬 수 있으며 주로 대량생산에 많이 쓰인다.침탄 담금질법(carbonizing): 제품의 표면에 탄소를 침투시켜 탄소량을 높이는 침탄 처리를 한 다음 담금질하여 표면을 경화시키는 방법이다. 침탄에는 목탄, 코크스(coke)를 사용한 고체 침탄법과 메탄가스 또는 프로판가스를 사용한 가스 침탄법이 있다.질화법(nitriding): 강을 암모니아 가스 중에서 고온으로 장시간 가열하면 질소와 철이 화합하여 표면이 매우 단단한 질화층이 생긴다. |
| 2. 기계재료의 경도 시험 기계재료의 기계적 성질을 알아보기 위한 시험에는 인장 시험(tensile test), 경도 시험(hardness test), 충격 시험(impact test) 등이 있으며, 경도 시험에는 다음과 같은 종류가 있다. 브리넬 경도(HB, Brinell hardness): 일정한 크기의 강 구(steel ball)를 사용하여 일정한 하중으로 시험편을 눌러, 이 때 생긴 자국의 넓이로 하중을 나눈 값으로 경도를 나타낸다.비커스 경도(HV, Vicker's hardness): 브리넬 경도와 같은 원리이지만 강 구 대신 다이아몬드 사각뿔을 사용하며, 매우 단단한 강 또는 정밀가공 부품, 얇은 판 등을 시험하는 데 사용된다.로크웰 경도(HR, Rockwell hardness): 단단한 재료에는 다이아몬드 원뿔을, 연한 재료에는 강 구를 사용한다. 일정한 하중으로 눌러 자국의 깊이로 경도를 구한다. 시험기의 계기에서 경도를 직접 읽을 수 있다. 측정이 비교적 간단하므로 소재와 제품 등을 시험하는데 사용된다.쇼어 경도(HS, Shore hardness): 끝에 다이아몬드 구를 붙인 추를 일정한 높이에서 떨어뜨렸을 때, 그 튀어 오르는 높이에 따라 경도를 정하는 것이며 보통 여러 번의 평균값으로 정한다. |
| 3. 열처리 표시 방법 도면에 기계재료의 열처리를 표시할 때에는 다음과 같이 한다. 부품 전체에 열처리를 할 때에는 그림 N3-1 ④번 부품과 같이 부품 번호 아래에 표시한다.부품의 표면 일부분에 열처리를 할 때에는 ②번 부품과 같이 열처리할 부분을 굵은 1점 쇄선으로 표시하고 주(note)란에 열처리 방법을 기입한다. |
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| <그림 N3-1> |
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로크웰 경도 스케일과 표기 방법(KS B 0806) 로크웰 경도는 인덴터(indenter)의 종류와 시험 하중에 따라 표 N3-1-1에서 보는 것처럼 여러 가지 스케일(scale)이 있다. 기준 하중이 10Kgf일 때(스케일 A~K)를 로크웰 경도라 하고, 기준 하중이 3Kgf일 때(스케일 15N~45T)를 로크웰 표층(superficial) 경도라 한다. 로크웰 표층 경도는 매우 얇은 재료의 경도를 시험할 때 사용한다. 구(ball) 인덴터의 경우 구의 지름이 두 가지(1.5875mm, 3.175mm)이며 구의 재료도 강(steel)과 초경합금(cemented carbide) 두 가지가 있다. 가장 최근(2000년)에 개정된 KS B 0806(금속 재료의 로크웰 경도 시험 방법)에 따르면 로크웰 경도를 표기하는 방법은 다음과 같다. 로크웰 경도 A, C, D 스케일은 경도, HR, 스케일을 나타내는 문자 순으로 표기한다.(예: 59 HRC)로크웰 경도 B, E, F, G, H, K 스케일은 경도, HR, 스케일을 나타내는 문자, 인덴터의 종류를 나타내는 문자(강 구=S, 초경합금 구=W) 순으로 표기한다.(예: 60 HRBW)로크웰 표층 경도 N 스케일은 경도, HR, 전체 하중, N 순으로 표기한다.(예: 70 HR30N)로크웰 표층 경도 T 스케일은 경도, HR, 전체 하중, T, 인덴터의 종류를 나타내는 문자(강 구=S, 초경합금 구=W) 순으로 표기한다.(예: 40 HR30TS) |
| 스케일 | 기호 | 인덴터 형태 | 기준 하중 (Kgf) |
부가 하중 (Kgf) |
전체 하중 (Kgf) |
적용 범위 |
| A | HRA | 다이아몬드 원뿔 | 10 | 50 | 60 | 20HRA~88HRA |
| B | HRB | Ø1.5875mm 구 | 90 | 100 | 20HRB~100HRB | |
| C | HRC | 다이아몬드 원뿔 | 140 | 150 | 20HRC~70HRC | |
| D | HRD | 다이아몬드 원뿔 | 90 | 100 | 40HRD~77HRD | |
| E | HRE | Ø3.175mm 구 | 90 | 100 | 70HRE~100HRE | |
| F | HRF | Ø1.5875mm 구 | 50 | 60 | 60HRF~100HRF | |
| G | HRG | Ø1.5875mm 구 | 140 | 150 | 30HRG~94HRG | |
| H | HRH | Ø3.175mm 구 | 50 | 60 | 80HRH~100HRH | |
| K | HRK | Ø3.175mm 구 | 140 | 150 | 40HRK~100HRK | |
| 15N | HR15N | 다이아몬드 원뿔 | 3 | 12 | 15 | 70HR15N~94HR15N |
| 30N | HR30N | 다이아몬드 원뿔 | 27 | 30 | 42HR30N~86HR30N | |
| 45N | HR45N | 다이아몬드 원뿔 | 42 | 45 | 20HR45N~77HR45N | |
| 15T | HR15T | Ø1.5875mm 구 | 12 | 15 | 67HR15T~93HR15T | |
| 30T | HR30T | Ø1.5875mm 구 | 27 | 30 | 29HR30T~82HR30T | |
| 45T | HR45T | Ø1.5875mm 구 | 42 | 45 | 10HR45T~72HR45T |
| <표 N3-1-1> |
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로크웰 경도 스케일은 일반적으로 다음과 같은 재료의 경도시험에 적용된다.
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