A2 공구강 툴링에 우수한 내마모성과 열처리 중 우수한 치수 안정성을 갖춘 평균 이상의 인성이 모두 필요한 경우 가장 균형 잡힌 선택이며, 최대의 내마모성이 필요한 경우 다음을 선택하십시오. D2, 최대 인성이 필요한 경우 S7을 선택하지만 대부분의 중형 금형, 펀치 및 절삭 공구의 경우 A2가 비용, 가공성 및 서비스 수명 사이의 최적의 지점에 도달합니다.
A2 공구강이란?
A2는 흔히 AISI A2 또는 ASTM UNS T30102로 표시되며 DIN 1.2363 및 JIS SKD12와 같은 국제 등가물로도 사용되는 공기 경화 크롬-몰리브덴 냉간 가공용 공구강입니다. 오일 경화와 냉간 경화 사이의 중간 지점을 제공하도록 설계되었습니다. O1 및 고크롬 D2 강철: 치수 안정성과 인성이 O1보다 우수하며, 내마모성은 O1보다 높지만 탄화물 부피는 D2보다 적습니다(따라서 인성이 더 높음). 일반적인 상품명 및 제조업체 명칭으로는 공구강 생산업체의 A2, BA2 및 이와 동등한 제품이 있습니다.
동영상 소개: A2 공구강의 의미.
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화학 성분 및 미세 구조
화학 성분(일반적인 범위)
| 요소 | 일반적인 범위(wt%) | 역할 및 효과 |
|---|---|---|
| 탄소(C) | 0.95 - 1.05 | 마르텐사이트 및 카바이드 형성을 통한 경도 제공 |
| 크롬(Cr) | 4.75 - 5.50 | 경도, 경화성, 내식성, 카바이드 포머 |
| 몰리브덴(Mo) | ~1.00 - 1.30 | 경화성 및 고온 강도를 향상시킵니다. |
| 바나듐(V) | ~0.20 - 0.40 | 미세 탄화물 형성, 내마모성 및 인성 향상 |
| 망간(Mn) | ≤ 1.00 | 탈산제, 제어된 양으로 경화성 향상 |
| 실리콘(Si) | ≤ 0.50 | 탈산제, 근력 강화에 기여 |
| 인, 황(P, S) | 각각 ≤ 0.03 | 인성 및 가공 품질 유지를 위해 낮은 온도 유지 |
| 철(Fe) | 잔액 | 매트릭스 메탈 |
(표준 데이터시트 및 제조업체 사양에서 수집한 값입니다.)
마이크로 구조
담금질 및 템퍼링 상태에서 A2의 미세 구조는 주로 미세 크롬 및 바나듐 탄화물이 비교적 적게 함유된 강화 마르텐사이트입니다. 중간 정도의 크롬 함량(≈5%)은 탄화물이 D2와 같은 고크롬 등급보다 작고 적다는 것을 의미하며, A2는 약간의 내마모성을 희생하는 대신 향상된 인성을 제공합니다.
주요 기계적 특성 및 성능 범위
대표적인 기계적 특성(어닐링 대 열처리)
| 속성 | Annealed | 일반적인 경화 및 강화(목표 58-60 HRC) |
|---|---|---|
| 경도(HRC) | ~28-36 | 57-62 HRC(일반적으로 57-60 작동 범위) |
| 궁극의 인장 강도 | ~100ksi(어닐링) | 최대 ~300KSI(성질에 따라 다름) |
| 수율 강도 | ~50ksi(어닐링) | 기질에 따라 다름 |
| 신장 | ~15-21%(어닐링) | 고강도/경화 상태에서는 낮음 |
| 밀도 | 7.86g/cm³(0.284lb/in³) | - |
| 가공성(어닐링) | ~60-85%의 일반 탄소(공급원에 따라 다름) | - |
성과 요약: A2는 내마모성과 내충격성이 우수하고 열처리 시 치수 안정성이 뛰어나 금형, 펀치, 전단날 및 중절삭 공구에 적합합니다.
A2 공구강 등가물
A2 공구강에 해당하는 제품으로는 DIN 1.2363/X100CrMoV5, JIS SKD12, BS BA2 등이 있으며, 모두 동일한 공기 경화 냉간 가공 합금으로 인성이 우수하고 내마모성이 적당하여 복잡한 금형 및 툴링에 적합한 제품입니다. 다른 동급 합금으로는 중국의 Cr5Mo1V와 프랑스의 Z40CDV5(또는 Z100CDV5)가 있습니다.
다음은 표준별 분석입니다:
- AISI/ASTM(미국): A2/T30102.
- DIN/ISO(독일): 1.2363 / X100CrMoV5(또는 X100CrMoV5-1).
- JIS (일본): SKD12.
- BS(영국): BA2(BS 4659 1등급).
- AFNOR (프랑스): Z40CDV5 / Z100CDV5.
- GB (중국): Cr5Mo1V.
A2 경화 방법 - 공기 경화 및 이것이 중요한 이유
A2는 공기 경화 합금입니다. 즉, 적절한 오스테나이트화 담금 후 상온(또는 두꺼운 섹션의 경우 강제 공기)에서 냉각해도 원하는 마르텐사이트 구조를 형성할 수 있어 오일 또는 물 담금질 등급에 비해 담금질 왜곡과 내부 응력을 최소화할 수 있습니다. 프로그레시브 다이, 펀치, 프레스 공구 등 경화 후에도 엄격한 공차를 유지해야 하는 부품의 경우 이러한 치수 안정성이 큰 장점입니다.
열처리: 실용적이고 매장에서 바로 사용 가능한 일정
참고: 열처리는 섹션 두께, 용광로 유형 및 툴링 기능과 일치해야 합니다. 아래 일정은 업계 표준 시작점이며, 항상 쿠폰과 경도 검사를 통해 확인하시기 바랍니다.
일반적인 경화 및 템퍼링 레시피(단계별)
| 단계 | 일반적인 매개 변수 | 참고 |
|---|---|---|
| 예열 | 650-800°F(343-427°C), 2단계(예: 650°F, 1300°F) | 열 충격 감소 |
| 오스테나이트화(경화) | 1700-1800°F(927-982°C), 두께에 따라 15-30분/분 담그기 | 균일한 가열로 탈탄 방지 |
| 냉각 | 150~200°F로 공기 급냉(정지 또는 강제 공기) | 공기 경화 특성으로 왜곡 최소화 |
| 템퍼링 | 일반적인 템퍼링 사이클: 목표 HRC에 따라 350-550°F(177-288°C)에서 2시간 × 2시간 | 안정화 및 스트레스 완화를 위해 이중 템퍼링을 권장합니다. 템퍼링이 높을수록 HRC는 낮아지고 인성은 높아집니다. |
일반적인 HRC 대상 및 권장 템퍼링
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62-64 HRC: 300-350°F에서 템퍼링(내마모성 최대화, 인성 감소)
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58-60 HRC: ~450-500°F에서 템퍼링하여 균형 잡힌 마모와 인성을 제공합니다.
실용적인 팁
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민감성 및 인성 손실이 발생할 수 있으므로 ~800°F 이상으로 템퍼링하지 마세요.
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두꺼운 섹션의 경우 담금 시간을 늘려야 합니다(대략적으로 1인치당 1시간). 왜곡을 줄이기 위해 고정 장치 디자인을 사용합니다.
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오스테나이트화 중 표면의 탈탄화를 방지하기 위해 통제된 분위기를 사용하거나 침탄 예방 조치를 취하세요.
가공, 연삭 및 EDM 노트(제조 모범 사례)
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가공을 위한 어닐링: 가공성을 극대화하려면 "약 250 HB로 어닐링" 또는 이와 동등한 경도를 지정하고, 어닐링 상태의 기계에서 A2는 카바이드 부피가 작기 때문에 D2보다 더 쉽게 가공할 수 있습니다.
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절단 속도: 경화 A2(HRC >55)의 경우 보수적인 절삭 속도를 사용하고, 대량 생산 연삭에는 CBN 또는 세라믹 인서트를 사용합니다.
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사전 경화 작업: 열처리 후 연삭을 최소화하기 위해 가능한 경우 경화 전에 최종 치수에 가깝게 드릴링, 보링 및 마감 가공하여 열처리 후 연삭을 최소화합니다.
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EDM 고려 사항: A2 EDM으로 잘 가공하지만 EDM은 리캐스트 레이어를 남기므로 피로 수명이 중요한 경우 마무리 연마 또는 연마를 해야 합니다.
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연삭: 공차가 좁은 경우 열처리 전에 거친 연삭을 수행하고 템퍼링 후 최종 연삭을 수행하여 마무리를 위해 적절한 재고를 남겨 둡니다.
표면 마감, 코팅 및 후처리
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질화물 또는 PVD: TiN 또는 CrN과 같은 얇은 하드 코팅을 적용하면 기본 소재의 인성을 크게 변경하지 않고도 마모가 심한 애플리케이션의 금형 수명을 크게 연장할 수 있습니다.
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탄화/질화: A2는 화학 성분이 관통 경화에 최적화되어 있기 때문에 일반적으로 케이스 경화되지 않으며, 극한의 표면 경도가 필요한 경우 다른 베이스 등급 또는 A2의 조성과 호환되는 표면 처리를 선택합니다.
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샷 피닝: 주기적 부하 구성 요소의 피로 수명을 개선합니다.
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연마: 전단 및 블랭킹 금형의 경우, 미러 폴리싱을 사용하면 갈링이 줄어들고 파트 이형이 개선됩니다.
동영상 소개: A2 공구강의 생성 공정 소개.
A2, D2, O1, S7 및 기타 인기 공구강 대비
빠른 비교 표
| 등급 | 경화성 | 내마모성 | 견고성 / 충격 | 가공성(어닐링) | 일반적인 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| A2 | 좋음(공기 경화) | Medium | Good | 양호(60-85%) | 다이, 펀치, 전단날, 미디엄 런 커터. |
| D2 | 매우 높음(높은 Cr) | 높음 | 낮음(더 취약함) | 더 나쁨(카바이드 부하가 높음) | 슬리터, 헤비 마모 커터, 롱런 나이프. |
| O1 | 낮음(오일 경화) | Lower | 보통 | 우수(소규모 실행에 적합) | 프로토타이핑, 로우런 툴링 |
| S7 | 낮은 내마모성 | 마모 감소 | 뛰어난 인성 | 공정 | 충격 도구, 높은 충격을 위한 펀치 |
| M2(HSS) | 높은 고온 경도 | 높음(온도 기준) | 충격에 대해 A2보다 낮음 | Poorer | 고속 절단, 탭, 드릴 |
A2를 선택해야 하는 경우: A2는 마모 수명과 내충격성, 열처리 후 치수 안정성, 고-Cr 분말에 비해 손쉬운 공장 가공이 필요한 경우 선택합니다.
일반적인 애플리케이션 및 실제 사례
A2가 탁월한 애플리케이션
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블랭킹 및 피어싱 다이 엄격한 공차와 경화 후 낮은 왜곡이 요구되는 미디엄 런 스탬핑에 적합합니다.
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냉간 단조 금형 충격과 마모가 모두 발생하는 곳입니다.
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전단 칼날 및 슬리터 칼 경량 및 중형 애플리케이션에 적합합니다.
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펀치 및 다이 소량 및 중간 규모의 생산 라인에 적합합니다.
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절단 및 성형 도구 최종 열처리 후 연삭 및 2차 가공이 필요한 경우.
사례 노트(일반): 한 중형 프레스 공장에서 순차 금형 세트의 오일 경화 강종을 A2로 교체한 결과, 경화 후 뒤틀림으로 인한 재작업이 20-40% 감소하고 공구 수명은 소폭 증가했습니다. 이는 공기 경화강이 제공하는 치수 안정성 이점의 전형적인 예입니다.
구매자를 위한 조달 체크리스트 및 PO/사양 언어 예시
공장이나 유통업체에 A2를 주문할 때는 구매 주문서 또는 자재 콜아웃에 이러한 최소 사양을 포함하세요:
사양 스니펫 예시
구매자 팁
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사양에 맞는 재료 시험 성적서(MTR/COC)와 제공된 조건의 경도 판독값을 요청하세요.
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사전 경화 재료를 공급하는 경우 밀에서 최적의 재고 제거를 조언할 수 있도록 의도한 경도 범위를 후처리 범위로 지정합니다.
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EDM 또는 엄격한 허용 오차 기능이 필요한 경우 최종 열처리 전에 특수 처리(예: 연마 평탄도)를 요청하세요.
MWAlloys 참고: MWAlloys는 A2를 바, 플레이트 및 사전 가공된 블랭크에 완전한 맞춤화 및 공장 가격으로 제공하며, 대량 주문의 경우 구매자가 요청한 경도로 사전 가공하고 EN10204 3.1 인증서를 제공할 수 있습니다.
일반적인 장애 모드 및 검사 지침
장애 모드
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부서지기 쉬운 골절/치핑: 종종 과도하게 경화되거나 잘못된 템퍼링으로 인해 인성이 낮아집니다.
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접착 마모/갈링: 표면 마감이나 윤활 문제는 코팅/연마로 완화할 수 있습니다.
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피로 균열: 주기적인 응력 집중, 샷 피닝 및 적절한 에지 반경이 도움이 됩니다.
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탈탄화: 오스테나이트화 중 부적절한 대기 제어로 인해 표면층이 연약해집니다.
검사 체크리스트
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육안: 스케일이나 탈탄, 균열, 다공성 여부를 확인합니다.
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경도 매핑: Rockwell은 균일성을 확인하기 위해 여러 위치에서 확인합니다.
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미세 구조(실험실): 카바이드 분포 및 마르텐사이트에 대한 금속 조직학.
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열처리 후 치수 확인: 그물 모양 목표 공차와 비교합니다.
환경, 재활용 및 지속 가능성 참고 사항
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A2는 철제 공구강으로 표준 스크랩 및 재용융 스트림을 통해 완전히 재활용할 수 있습니다. 수명이 긴 강재 또는 열 스프레이 오버레이를 사용하면 공구 수명을 연장하여 총 수명 주기 자원 사용량을 줄일 수 있습니다.
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탄소 발자국이 조달의 관심사인 경우 공장 에너지 프로필을 공개하는 공급업체와 협력하세요.
A2 공구강 FAQ
1. 적절한 경화 후 A2는 어느 정도의 경도를 기대할 수 있나요?
2. A2는 공기 경화인가요? 오일 담금질이 필요한가요?
3. A2는 나이프 및 전단 애플리케이션에서 D2와 어떻게 다른가요?
4. A2에 가장 적합한 템퍼링 스케줄은 어떤 속성 밸런스를 제공하나요?
5. A2를 거울 마감으로 연마할 수 있나요?
6. 일반적인 기계 가공성 가이드라인은 무엇인가요?
7. A2는 진공 또는 제어 분위기 열처리에 적합합니까?
8. A2를 용접할 수 있나요?
9. 열처리 후 마감을 설계할 때 어떤 허용 오차를 유지해야 하나요?
10. 인증된 A2 강철을 사용자 지정 크기와 공장 가격으로 어디에서 구입할 수 있나요?
실용적인 구매 체크리스트
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정확한 표준(AISI A2 / UNS T30102 / DIN 1.2363)을 지정하세요.
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MTR/EN10204 3.1을 요청하세요.
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배송 상태(어닐링 경도)를 확인합니다.
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필요한 표면 마감 또는 사전 가공을 명시합니다.
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허용 오차 및 검사 방법을 지정합니다.
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자체적으로 HT를 수행할 계획이라면 열처리 지침을 요청하세요.
엔지니어 및 조달 팀을 위한 최종 참고 사항
A2는 내구성, 인성 및 작업 편의성 사이에서 합리적인 타협점을 찾아야 하는 미디엄 런 툴링에 적합한 실용적인 선택입니다. A2는 절대적으로 가장 단단하거나 가장 인성이 강한 소재는 아니지만 공기 경화 특성과 치수 안정성 덕분에 일반적인 툴룸에서 생산 및 수리되는 금형, 펀치 및 성형 공구에 가장 먼저 권장되는 소재입니다. 바, 플레이트 또는 블랭크에 대한 맞춤형 견적을 원하거나 맞춤형 사전 어닐링이 필요한 경우, MWAlloys는 재료 인증서를 준비하고 공장 가격 및 맞춤형 치수를 견적할 수 있습니다.
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