CPM M4는 프리미엄 분말 야금 제품입니다. 고속 공구강 고탄소 비스테인리스 공구강으로서는 드물게 매우 높은 내마모성과 우수한 인성을 제공합니다. 적절한 열처리를 거친 CPM M4는 60대 초반의 HRC에서 작동 경도에 도달하며 까다로운 절삭 공구, 펀치 및 나이프에 탁월한 모서리 유지력을 제공하면서도 기존 M2 타입 강보다 충격에 더 잘 견딥니다. 사용자가 부식 제어와 세심한 열처리의 필요성을 받아들인다면, 파손에 대한 저항성이 우수하면서 내마모성이 극대화되어야 하는 구매자와 엔지니어에게 CPM M4는 업계 최고의 선택입니다.
CPM M4란?
CPM M4는 기존 AISI M4 고속강의 크루시블 인더스트리의 분말 야금 버전입니다. M4의 바람직한 고탄소/고합금 특성을 유지하면서 입자 야금 가공을 통해 인성, 청결도 및 탄화물 분포를 개선하도록 설계되었습니다. 분말 경로를 통해 잉곳 처리된 동급 제품에 비해 더 미세한 카바이드 분산, 분리 감소 및 향상된 횡방향 인성을 얻을 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 CPM M4는 높은 하중이나 충격이 가해지는 반복 절삭에 특히 적합합니다.
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화학 성분 및 미세 구조
주요 화학(일반적인 범위)
| 요소 | 일반적인 범위(wt%) | 역할 |
|---|---|---|
| C(탄소) | 1.30 - 1.50 | 경도 및 내마모성을 제어하는 카바이드 포머 |
| Cr(크롬) | 3.75 - 4.50 | 경화성 및 템퍼링 저항성 |
| Mo(몰리브덴) | 4.00 - 5.00 | 고체 용액 강화, 카바이드 포머 |
| V(바나듐) | 1.75 - 2.20 | 내마모성을 위한 매우 단단한 바나듐 카바이드 |
| W(텅스텐) | 5.00 - 6.50 | 고속 속성 및 고온 경도 |
| Co (코발트) | 8.00 - 9.50(일부 상품) | 일부 M4 변종에서 열경도와 적색 경도가 증가합니다. |
| 기타(Si, Mn, P, S) | 추적 수준 | 공정 제어와 기계 가공성의 균형 |
일반적인 데이터시트 및 도가니 제품 사양에는 이러한 범위가 보고되어 있으며 CPM REX M4 HC 또는 HS 변형과 다른 공급업체의 동급 제품 간에 제조상의 작은 차이가 있음을 알 수 있습니다. 바나듐과 텅스텐 함량이 높기 때문에 CPM 공정 덕분에 미세하고 균일하게 분포된 여러 카바이드 유형(MC형 바나듐 카바이드 및 복합 합금 카바이드)으로 채워진 매트릭스가 생성됩니다.
CPM M4 강철 등가물(고속 공구강)
CPM M4 강과 동등한 강종으로는 S690(DIN 1.3343) 및 일본 SKH51과 같은 고속 공구강의 특성을 공유하는 유럽 표준이 있으며, 나이프 분야에서는 CPM-M4(Crucible Industries의 독점 M4 버전)와 같은 강철이 비스테인리스 M4와 비슷한 성능을 제공하며, M390/20CV/CTS-204P와 같은 스테인리스 옵션은 모서리 유지력은 비슷하지만 내식성을 위해 약간의 인성을 희생하고 MagnaCut 같은 최신 강철은 인성, 마모 및 내식성의 균형을 목표로 하지만 일반적으로 M4가 순수 마모에서 이들보다 뛰어납니다.
S690 / DIN 1.3343: M4의 유럽 표준입니다.
JIS SKH51: 일본어에 해당합니다.
ASTM A600/FED QQ-T-590: 몰리브덴 고속강에 대한 이전 미국 표준.
유사한 성능의 강재
CPM Rex M4 HC:
분말 야금 공법을 통해 인성과 청결성을 강화한 M4의 변형으로 내마모성이 뛰어나다는 평가를 받고 있습니다.
M390/CPM-20CV/CTS-204P:
스테인리스 스틸은 M4와 비슷한 모서리 유지력을 제공하지만 M4는 더 단단하고 부식에 강하지 않습니다.
CPM-3V:
충격에 강하고 충격강에 가까운 뛰어난 내충격성으로 잘 알려져 있지만 M4만큼 내마모성이 뛰어나지는 않습니다.
마그나컷:
높은 내마모성, 인성 및 내식성이 균형을 이루는 최신 스테인리스 스틸로, M4보다 내식성이 뛰어나지만 일반적으로 극한 마모는 더 낮습니다.
기계적 특성 및 성능 특성
성능 특성 요약
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내마모성: 풍부한 경질 바나듐과 텅스텐 탄화물로 인해 탄소강, 비스테인리스강에 매우 적합합니다.
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인성: 분말 야금 미세 구조로 인해 동등한 경도에서 주조/잉곳 M2보다 훨씬 우수합니다.
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엣지 유지: 우수; 마모성 서비스에서도 예리한 절삭력을 유지합니다.
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경도 범위: 권장 열처리 후 일반적인 작업 경도는 60대 중후반 HRC입니다.
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내식성: 스테인리스 공구강에 비해 낮음. 유지보수 또는 표면 보호가 필요합니다.
대표적인 기계식 테이블(일반적인 값)
| 속성 | 일반적인 값 / 참고 |
|---|---|
| 어닐링된 상태의 경도 | ~220-260 HB(어닐 일정에 따라 다름) |
| 열처리 경도 | 템퍼링 및 오스테나이트화에 따라 58-65 HRC |
| 가로 파열 강도 | 동일한 경도에서 잉곳 M4 또는 M2보다 높음(PM 이점) |
| 내마모성 지수 | M2 및 많은 공구강에 비해 높음 |
| 칼의 권장 작업 경도 | 가장자리 유지와 인성의 균형을 위한 61-64 HRC |
(정확한 수치는 제공된 로트에 대한 제품 데이터시트 및 테스트 보고서에서 확인해야 합니다.)
열처리 - 실용적인 레시피와 기대치
열처리는 CPM M4의 성능을 결정적으로 제어합니다. 합금 균형과 탄화물 함량으로 인해 이 강철은 다른 탄소강보다 높은 템퍼링 온도가 필요하며 오스테나이트 잔류나 균열을 방지하기 위해 신속한 템퍼링 주기의 이점을 누릴 수 있습니다.
권장 열처리 요약(업계 합의)
| 단계 | 일반적인 매개변수(범위) | 참고 |
|---|---|---|
| 예열 / 담그기 | 오스테나이트화를 위한 650-760°C 램프 | 담그는 시간은 섹션 크기에 따라 다릅니다. |
| 오스테나이트화(솔루션 처리) | 1120-1149°C(2050-2100°F)가 일반적입니다. | 더 높은 오스테나이징은 경화성을 높이고, 더 큰 단면의 경우 HC 변형이 도움이 됩니다. |
| 퀜치 | 200°F(93°C) 이하로 오일 담금질 또는 냉각 권장 | 복잡한 형상에서 심한 담금질 응력 방지 |
| 성질 | 538-593°C(1000-1100°F) x 2시간, 이중 템퍼링, 고급 오스테나이트 처리된 경우 삼중 템퍼링 | 538°C 이하로 담금질하지 말고 담금질 후 즉시 담금질하십시오. |
| 예상 경도(2시간 x2) | 약 1000-1050°F 온도에서 ~62-64 HRC(오스테나이징에 따라 다름) | 정확한 수치는 데이터시트 곡선을 참조하십시오. |
참고:
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이중 템퍼링이 일반적이며, 고오스테나이징을 사용한 경우 삼중 템퍼링을 권장합니다.
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최대 인성을 위해 일부 상점에서는 나열된 범위의 상단에 템퍼링을 사용하여 약간 낮은 HRC 목표(58-61)를 사용합니다.
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중성 염조 또는 진공로 조정: 중성 염조를 사용하는 경우 공급업체의 지침에 따라 온도를 약간 낮춥니다.
가공성, 연삭 및 제작 팁
CPM M4는 탄화물 밀도가 높은 고속, 고탄소, 고바나듐강이므로 연강보다 툴링의 마모성이 더 높습니다. 다음 모범 사례를 따르세요:
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전열 처리 성형: 어닐링 상태에서는 대량 성형, 무거운 스톡 제거 및 거친 밀링이 더 쉽습니다. 작업물이 경화되는 것을 방지하기 위해 열처리 전에 최종 정삭을 최소화해야 합니다.
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절단 도구: 카바이드 공구를 사용하여 가볍고 안정적으로 절단합니다. 열 축적을 줄이기 위해 절삭유 또는 미스트를 사용합니다.
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그라인딩: 카바이드 함량으로 인해 경화 CPM M4에는 다이아몬드 또는 CBN 휠을 사용하는 것이 좋습니다. 드레싱 간격 조정 - 무딘 휠에서는 카바이드 풀아웃이 발생합니다.
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용접: 특별한 절차 없이 최종 수리에는 권장하지 않으며, 브레이징 또는 기계적 접합이 자주 사용됩니다. 수리 용접이 필요한 경우 숙련된 공구강 용접공에게 문의하고 필요에 따라 예열/후열하세요.
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연마: 거친 단계로 시작하여 더 미세한 그릿으로 이동하고, 고광택이 필요한 경우 경화된 M4는 시간이 오래 걸리는 연마가 필요합니다. 과열을 방지하기 위해 윤활유와 냉각제를 사용하세요.
표면 처리, 코팅 및 부식 제어
부식 관리
CPM M4는 스테인리스가 아닙니다. 습기나 습식 절단이 있는 현장 서비스에서는 부식 방지제를 사용하여 부식 방지 기능을 제공하세요:
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보관 물품에 가벼운 유막 또는 부식 방지 녹 방지제를 바르세요.
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강철은 탄소 유형이기 때문에 패시베이션은 효과적이지 않으며 기계적 보호 및 코팅이 더 유용합니다.
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습한 환경의 절삭 공구는 정기적인 유지보수가 필수입니다.
표면 처리
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질화: CPM M4는 질화에 잘 견딥니다. 질화는 내부 인성을 보완하는 단단한 표면층을 형성합니다. M4의 템퍼링 온도가 높기 때문에 표면 수명을 늘리기 위해 질화 처리를 하는 경우가 많습니다.
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PVD/CVD 코팅: PVD 코팅(TiN, TiAlN 등)은 일반적으로 적절한 템퍼링 후 사용됩니다. CVD 공정은 경화 온도를 초과할 수 있으며 치수 변화가 발생할 수 있으므로 공급업체의 지침을 따르세요.
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플라즈마 질화 또는 이온 질화: 코어 속성의 위험 없이 표면 경화를 위해 금형 및 펀치에 자주 선택됩니다.
일반적인 고부가가치 애플리케이션
CPM M4는 마모와 충격이 모두 우려되는 경우 선택됩니다. 일반적인 용도는 다음과 같습니다:
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연마재용 절단 도구(경기용 칼날 및 산업용 커터).
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높은 내마모성과 칩핑 저항성이 요구되는 냉간 가공 펀치 및 금형.
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종이, 직물 및 플라스틱용 전단 칼, 슬리터 칼 및 원형 칼.
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인성과 내마모성이 균형을 이루어야 하는 금속 성형용 특수 툴링.
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스테인리스 특성보다 가장자리 유지력과 파손 저항성이 우선시되는 고급 맞춤형 칼날은 적극적인 부식 제어가 필요합니다.
CPM M4와 유사 강종 - 빠른 비교표
| Steel | 유형 | 주요 강점 | 일반적인 업무용 HRC | 내식성 |
|---|---|---|---|---|
| CPM M4 | PM 고속 공구강 | 높은 인성을 갖춘 탁월한 내마모성 | 58-65 | 낮음 |
| AISI M2 / 잉곳 M2 | 기존 고속 강철 | 우수한 내마모성, CPM M4 대비 낮은 인성 | 60-64 | 낮음 |
| CPM S30V/S35VN | PM 스테인리스 분말강 | 스테인리스에 대한 우수한 내식성 및 인성, M4보다 마모 마모가 적음 | 58-62 | 높음 |
| CPM M390 | PM 스테인리스 마이크로 클린 스틸 | 매우 높은 내마모성 + 스테인리스, 더 비싼 비용 | 60-64 | 높음 |
| CPM S90V | 고바나듐 PM 스테인리스 | 탁월한 가장자리 유지력, 다른 제품에 비해 상대적으로 낮은 인성 | 59-64 | 높음 |
요점: CPM M4는 탄소/비스테인리스 공구강 중 내마모성에서 최상위권에 속하며 잉곳 M2에 비해 인성이 우수합니다. 스테인리스 PM강은 내식성과 내마모성이 비슷하거나 약간 낮은 대신 화학적 특성에 따라 내마모성이 더 높습니다.
구매자를 위한 조달, 사양 확인 및 품질 고려 사항
MWAlloys를 포함한 모든 공급업체로부터 CPM M4 또는 이와 동등한 PM M4를 구매할 때는 반복 가능한 성능을 보장하기 위해 다음 사항을 요구하세요:
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밀/테스트 인증서(MTC): 화학 분석, 용융/주조 추적성 및 열 번호가 나열된 재료 배치 인증서.
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경도 검사: 공급된 상태 및 열처리 후 경도 범위를 확인합니다.
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미세 구조 보고서: 중요한 툴링의 경우 카바이드 분포가 표시된 현미경 사진 또는 공급업체의 미세 구조 메모를 요청합니다. PM강은 미세하고 균일하게 분포된 탄화물을 보여야 합니다.
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공급 양식: 바, 플랫, 플레이트 또는 블랭크와 필요한 치수/공차를 지정합니다. 직진도, 직각도 및 표면 마감에 대한 허용 오차를 포함합니다.
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열처리 또는 사전 경화 옵션: 특정 HRC로 사전 경화할 것인지, 사내 열처리를 위해 어닐링할 것인지 결정합니다. 사전 경화된 부품은 부식 방지 포장과 함께 배송해야 합니다.
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코팅 또는 질화 옵션: 표면 처리가 필요한 경우 공정, 두께 및 후처리 치수를 지정합니다.
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품질 조항: 중요한 고마모 툴링의 경우 승인 테스트가 포함됩니다: 로크웰 경도, 금속학적 검증, 쿠폰 마모 테스트 등이 포함됩니다.
공장 직접 가격을 제시할 때 MWAlloys는 조달 팀과 품질 감사를 지원하기 위해 전체 MTC, 데이터시트 및 추적성을 제공할 준비가 되어 있어야 합니다.
전체 기술 사양 표
일반적인 공급 양식 및 표준 크기(예시)
| 양식 | 일반적인 길이 | 일반적인 너비/두께 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 원형 바 | 1m~3m | Ø6mm ~ Ø200mm | 열간 압연 또는 단조 바, 요청 시 EN/ASTM에 따른 허용 오차 |
| 플랫 바 | 1m~3m | 6mm~150mm 두께 | 평평하게 연마 및 광택 처리 가능 |
| 플레이트 | 최대 2000mm x 6000mm | 3mm ~ 100mm | 맞춤형 톱질 또는 워터젯 블랭크 사용 가능 |
| 공백/프리폼 | 고객 지정 | 도면에 따라 | 공장 절단 및 사전 가공 가능 |
일반적인 치수 공차(업계 지침)
| 차원 | 허용 오차(어닐링) | 허용 오차(강화) |
|---|---|---|
| 길이 | ±2mm | ±3mm |
| 평탄도/직진도 | ≤ 0.5mm/m | ≤ 1.0mm/m |
| 두께 | 얇은 경우 ±0.2mm, 두꺼운 경우 ±1.0mm | 크기에 따라 ±0.5-1.5mm |
(참고: 실제 공차는 주문서에 동의해야 합니다. 도면과 허용 기준을 제공하세요.)
자주 묻는 질문
1. CPM M4는 어떤 용도로 사용되나요?
2. CPM M4는 스테인리스인가요?
3. CPM M4는 어떤 경도에 도달할 수 있나요?
4. CPM M4는 칼을 어떻게 열처리해야 하나요?
5. CPM M4를 질화 또는 코팅할 수 있나요?
6. CPM M4가 M2보다 낫나요?
7. CPM M4는 연마 또는 연마하기가 얼마나 어렵나요?
8. CPM M4를 식품 접촉용 나이프에 사용할 수 있나요?
9. 공급업체에 어떤 인증을 요청해야 하나요?
10. CPM M4는 특별한 보관 또는 포장이 필요하나요?
엔지니어 및 조달 팀을 위한 마무리 노트
CPM M4는 내마모성과 인성이 공존해야 하는 틈새를 메웁니다. 다목적 강은 아니지만 탄소 및 합금 수준으로 인해 제품 수명 주기 계획에서 고려해야 하는 비스테인리스 거동을 제공합니다. 높은 마모 수명과 파손에 대한 저항성이 모두 요구되는 응용 분야의 경우 CPM M4는 프리미엄 포지셔닝을 정당화하는 성능을 제공합니다. MWAlloys 또는 기타 공장 직영 공급업체에 주문할 때는 완전한 데이터시트, 열처리 지침 및 추적성을 요구하세요. 원하는 경우, MWAlloys는 사전 절단된 블랭크를 준비하고, 지정된 HRC로 열처리를 수행하며, 배송 전에 질화 또는 PVD와 같은 표면 처리를 적용할 수 있습니다.
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