금형 및 금형강

금형 및 금형강은 금형 및 금형 적용을 위한 인성, 내마모성, 치수 안정성 및 열 피로 저항성의 균형을 맞추기 위해 특별히 설계된 공구강입니다. 대부분의 사출 성형 및 플라스틱 금형 베이스에는 경제적이고 기계 가공이 가능한 P20/1.2311(사전 경화)이, 열간 가공 또는 고온 다이 캐스팅 및 압출에는 H13/1.2344(열간 크롬-몰리브덴)가 표준 선택이며, 연마성 소재 또는 극한의 경도가 필요한 경우 냉간 가공 등급(D 시리즈, A 시리즈) 또는 고 크롬, 고 바나듐 공구강이 사용됩니다. 올바른 재종을 선택하는 것은 부품 소재, 사이클 수명, 마감, 크기 및 예산에 따라 달라지며, 이러한 선택에 따라 비용, 납기 및 다운스트림 공정이 결정됩니다.

몰드 스틸이란 무엇인가요?

금형 또는 금형은 선택한 강철, 열처리, 가공 및 유지 관리 방법에 따라 수명이 결정되는 자본 자산입니다. 대부분의 엔지니어가 최적화하는 주요 우선순위는 다음과 같습니다:

• 치수 안정성 (따라서 경화 및 서비스 후에도 기능의 오차가 유지됨)

• 인성 및 균열 저항성 (높은 사이클 또는 열 충격 조건의 경우)

• 내마모성 / 내마모성 (연마성 수지, 유리로 채워진 플라스틱 또는 높은 샷 웨이트용)

• 광택성 및 표면 마감 (광학 부품, 의료, 소비재)

• 열 피로/열 검사 저항성 (고온 다이캐스팅/압출용)

• 기계 가공성 및 EDM 특성 (리드 타임 및 총 비용에 영향을 미침)

경도가 높을수록 내마모성은 향상되지만 인성이 감소하고 가공 난이도가 증가하며, 합금이 많을수록 적색 경도와 내열성은 향상되지만 가격이 상승하는 등 장단점이 존재합니다. 다음 사항을 고려하여 선택하세요. 지배적 툴링에 예상되는 실패 모드입니다.

금형강 등급

• 사전 경화 플라스틱 금형강 - 가공 준비가 완료되고 가공성과 광택이 우수하며 중간 수명 생산 또는 프로토타입 금형에 사용됩니다.

• 관통 경화 공구강(냉간 가공) - 장기 사용 금형에 대한 내마모성이 높고 열처리(경화 + 템퍼링)가 필요합니다.

• 열간 가공 공구강 - 다이캐스팅, 핫 스탬핑 및 높은 캐비티 온도에서 작동하는 금형(높은 열 충격 및 템퍼링 저항성)에 적합합니다.

• 스테인리스/내식성 금형강 - 부식성 플라스틱, 긴 광택 수명 또는 투명/광학 부품에 적합합니다.

• 질화/표면 경화성 강철 - 전체 블록을 매우 단단하게 만들지 않고 표면 마모를 개선합니다(코어 인성이 필요할 때 유용).

• 분말 야금 공구강 - 매우 높은 내마모성과 인성으로 극한의 주행 길이와 엄격한 허용 오차를 견뎌냅니다.

P20(사전 경화, 범용)

• 유형: 플라스틱 사출 툴링용 사전 경화 저합금 금형강입니다.

• 일반적인 경도입니다: ~28-32 HRC(사전 경화).

• 장점: 가공성이 우수하고 가공 후 치수 안정성이 우수하며 경제적입니다.

• 단점: 중간 정도의 내마모성 - 장시간 사용하거나 마모성이 있는 플라스틱에는 적합하지 않습니다.

• 사용: 가공의 용이성과 비용이 중요한 중간 실행 사출 금형, 대형 코어 및 캐비티.

NAK 시리즈(예: NAK80) / 기타 사전 경화 금형강

• 유형: 사전 경화 처리되어 광택과 안정성이 우수하도록 설계되었습니다.

• 일반적인 경도입니다: ~30-36 HRC.

• 장점: 표준 P20보다 광택성과 표면 마감이 우수하여 광학/가시 부품에 자주 사용됩니다.

• 사용: 고표면 마감 플라스틱 몰드, 프로토타입 및 생산용 인서트.

H13(열간 가공 공구강)

• 유형: 크롬-몰리브덴-바나듐 열간 가공 강철.

• 일반적인 경도입니다: ~44-52 HRC(경화 및 템퍼링 후).

• 장점: 뛰어난 열 피로 저항성, 우수한 인성 및 고온 강도.

• 단점: 경화 상태에서는 가공이 더 어렵고 P20보다 가격이 비쌉니다.

• 사용: 다이 캐스팅 코어/인서트, 핫 스탬핑, 열 주기가 긴 금형.

D2(고탄소, 고크롬 냉간 가공 공구강)

• 유형: 고마모 냉간 가공 강철(고크롬).

• 일반적인 경도입니다: ~56-62 HRC(경화).

• 장점: 내마모성과 가장자리 유지력이 뛰어납니다.

• 단점: 일부 스테인리스 등급보다 인성이 낮고(부서지기 쉬움), 광학 마감으로 연마하기가 더 어렵습니다.

• 사용: 마모/마모가 주를 이루는 장기 사용 툴링(단, 충격/충격에 주의).

S7(내충격성 공구강)

• 유형: 공기 경화, 고인성 공구강.

• 일반적인 경도입니다: ~46-56 HRC(열처리에 따라 다름).

• 장점: 충격과 파손에 대한 내구성과 저항력이 매우 뛰어납니다.

• 단점: D2만큼 내마모성이 뛰어나지 않습니다.

• 사용: 충격이나 강한 배출력에 노출되는 공구/금형.

O1(오일 경화 냉간 가공 공구강)

• 유형: 냉간 가공용 범용 공구강.

• 일반적인 경도입니다: ~58-62 HRC(경화).

• 장점: 열처리 후 치수 안정성이 우수하고 다양한 냉간 가공 응용 분야에 적합한 내마모성을 제공합니다.

• 사용: 금형, 펀치, 간단한 금형 구성 요소는 중간 정도의 실행을 위한 것입니다.

스테인리스 금형강(예: 420, 440C, S136)

• 유형: 마르텐사이트 스테인리스강 및 전용 금형 스테인리스 등급.

• 일반적인 경도입니다: 420 / 440C: ~48-56 HRC; S136 및 특수 금형 스테인리스 등급은 ~48-52 HRC인 경우가 많습니다.

• 장점: 내식성, 우수한 연마성(특히 성형용 스테인리스 공구강), 투명/의료용 부품의 긴 외관 수명.

• 단점: 가격이 비싼 일부 스테인리스 등급은 EDM에 덜 견고하거나 더 어렵습니다. 440C는 내마모성이 뛰어나지만 전용 스테인리스 금형강보다 부서지기 쉽고 연마성이 떨어질 수 있습니다.

• 사용: 부식성 수지, 투명/광학 부품, 수명이 긴 화장품 표면을 위한 금형.

분말 야금강(예: PM 등급, 고합금)

• 유형: 높은 내마모성 + 인성을 위해 제작된 PM 공구강.

• 장점: 기존 스틸보다 인성이 뛰어나고 내마모성이 우수합니다.

• 단점: 재료비가 더 비싸고 때로는 가공하기가 더 어렵습니다(하지만 열처리하면 매우 잘 마무리됩니다).

• 사용: 매우 긴 런, 마모성 플라스틱, 정밀 금형.

빠른 선택 체크리스트

1. 부품 소재: 연마제(유리 충전) → 고마모강(D2, PM강) 선택, 부식성/이형제가 포함된 수지 → 스테인리스.

2. 표면 마감이 필요합니다: 광학/샤인 → 스테인리스(S136) 또는 NAK80/기타 연마 가능한 사전 경화강을 선택합니다.

3. 샷 수 / 프로덕션 수명: 프로토타입/소형 실행 → P20/NAK80, 장시간 실행 → 경화 D2, PM 강 또는 경화 스테인리스 인서트.

4. 열 순환 / 핫워크: 다이캐스팅 또는 핫 스탬핑 → H13 또는 이와 동등한 열간 가공강.

5. 복잡한 지오메트리 및 EDM: 무거운 EDM이 필요한 경우 EDM 및 안정화가 잘되는 강재를 선택하고 EDM 후 열처리 준비를 고려합니다.

6. 예산 및 리드 타임: 사전 경화강은 생산 시간을 단축하지만(가공 후 경화 없음), 수명과 상충될 수 있습니다.

화학 성분(비교표)

아래 표는 몰딩 및 다이 작업에서 가장 많이 참조되는 세 가지 등급(P20, H13 및 일반적인 냉간 가공 D 등급(예: D2)에 대한 대표적인 공칭 조성 범위를 보여줍니다. 이들은 다음과 같습니다. 전형적인 범위; 조달을 위해 항상 공장/테스트 인증서를 확인합니다.

출처 및 참고 사항: P형 조성은 일반적으로 공구강 공급업체에서 발표하며, H13 범위는 AISI/ASM 문헌 및 유럽 등가물(1.2344/SKD61)에 문서화되어 있습니다. 프리미엄 강재의 경우 항상 재료 시험 성적서(MTR)와 ESR/VD/PM 라벨을 확인하세요.

각 합금 원소가 하는 일(실용적인 요약)

• 탄소(C): 는 기본 경도 및 내마모성을 제어하며, C가 높을수록 마모는 증가하지만 인성은 감소합니다.

• 크롬(Cr): 경화성, 내마모성 및 내식성을 개선하며, H 등급의 적색 경도에 매우 중요합니다.

• 몰리브덴(Mo): 고온에서 내열성과 인성을 높이고 연화를 방지하는 데 도움이 됩니다.

• 바나듐(V): 경질 탄화물 형성 - 내마모성을 개선하고 입자 크기를 미세화합니다(인성 향상).

• 실리콘(Si) 및 망간(Mn): 강도와 경화성을 향상시키지만 너무 많이 사용하면 인성과 가공성에 영향을 줄 수 있습니다.

이 기능 매핑은 엔지니어링 팀이 예상 장애 모드에 따라 우선순위를 정할 속성을 결정하는 데 도움이 됩니다.

재질 속성(일반적인 작업 범위)

정확한 기계적 데이터(인장, 항복률, 충격 인성, 피로)는 공급업체 데이터시트 및 MTR을 참조하세요. H13 열 피로 성능 및 고온 경도 거동은 ASM/산업 문헌에 널리 문서화되어 있습니다.

사양, 표준 및 조달 관리

금형 및 금형강을 지정할 때 일반적으로 참조하는 중요한 국제 표준 및 사양입니다:

• ASTM A681 - 합금 공구강의 표준 사양(화학적/기계적 요구 사항 및 공급 조건).

• ISO 4957 - 공구강 - 지정 및 일반 요구 사항(유럽/글로벌 공급망에서 널리 사용됨).

• AISI/ASM 데이터시트 - 는 명명된 등급(예: H13)에 대한 일반적인 구성, 열처리 사례 및 속성 범위를 제공합니다.

• DIN / EN 등가물 - 예: 1.2311(P20), 1.2344(H13) - 유럽 조달 및 공장 인증에 사용됩니다.

조달 참고 사항: 항상 밀 인증서(EN 10204 3.1 또는 이에 상응하는), 주문서의 경도 범위, 해당되는 경우 ESR/VD/PM 라벨링 포함, 결함, 내포물 및 열처리에 대한 명확한 허용 기준이 필요합니다. 중요한 툴링의 경우, 파괴 테스트를 위한 샘플 쿠폰 또는 인증된 비파괴 검사 계획서가 필요합니다.

금속 성형 공정 및 강재 선택 매트릭스

• 사출 성형(열가소성 플라스틱): 일반 플라스틱(ABS, PP) → P20 / 사전 경화 강재 캐비티 및 베이스용. 마모성이 있는 유리 충전 레진 또는 장시간 사용 시 캐비티 인서트를 고경도 강 또는 질화 P-변종으로 업그레이드하세요.

• 압축 성형/전사 성형: 사용 가능 H11/H13 고온 수지에 대한 열 및 열충격 저항성을 제공합니다.

• 다이캐스팅(알루미늄, 마그네슘, 아연): H13 및 이에 상응하는 제품은 적색 경도와 열 피로 저항성이 우수하여 열간 가공 캐비티 및 코어 인서트의 표준으로 사용됩니다.

• 압출 금형 및 단조 금형: H13 또는 프리미엄 열간 가공 PM 등급으로 냉각 및 재템퍼링 사이클에 맞게 설계되었습니다.

• 콜드 스탬핑 및 블랭킹: D형/A형 높은 내마모성을 위한 냉간 가공 강철.

올바른 등급을 선택하면 가동 중단 시간과 수리 빈도를 직접적으로 줄일 수 있습니다. 많은 고가 금형은 조합(P20 베이스 + 경화 인서트)에 의존합니다.

일반적인 크기, 무게 및 공급 형태

일반적인 공급 형태: 플레이트, 블록, 단조 바 및 원형 스톡, 사전 경화 플레이트 및 PM 생산 블랭크. 조달에 사용되는 일반적인 판재 두께 및 중량 환산:

• 플레이트 밀도 ~7.85g/cm³(7.85 t/m³) - 따라서 1,000 × 2,000mm × 100mm 플레이트 ≈ 1.57미터톤입니다.

• 원형 막대 무게(kg/m) ≈ (π/4) × D²(mm) × 7.85 × 10-⁶ - 배송 및 FOB 견적에 대한 빠른 규칙.

• 크기 범위: P20 플레이트는 16mm에서 최대 800mm 두께(밀에 따라 다름)로, H13 단조 원형 스톡은 밀 및 단조 용량에 따라 Ø50~800mm 길이에서 4~6m까지 다양하게 제공됩니다.

가공 및 EDM: 사전 경화 소재는 초기 가공 속도가 빠르지만 마감 경화 또는 질화가 필요할 수 있으며, 경화된 인서트는 균열을 방지하기 위해 신중한 EDM 관행이 필요합니다(느린 황삭, 적절한 플러싱, 템퍼링 사이클 사용).

2025년 가격 스냅샷(미국/유럽/중국)

중요: 철강 가격은 변동성이 있습니다. 아래 범위는 2024년 중반부터 2025년 중반까지 현재 공급업체 목록, 산업 시장 및 유통업체 가격대에서 수집한 시장 수준의 예산입니다. 대략적인 계획 수립용으로만 사용하고 조달을 위한 최신 견적을 받아보세요. 범위는 일반적인 상업용 형태(플레이트, 원형)의 경우 미터톤당 FOB/EXW이며 다음을 수행합니다. not 가공, 열처리 또는 화물을 포함합니다.

대표적인 2025년 예산 범위(USD/메트릭톤):

메모 및 소싱: 중국 도매 플랫폼(중국산/알리바바/제조업체 목록)은 높은 MOQ FOB의 경우 700달러/t 미만부터 시작하는 저가형 P20 제품을 표시하며, H13 및 프리미엄 리멜트/ESR 바는 이보다 높습니다. 미국 소매 유통업체(OnlineMetals, Xometry)는 절단 및 소량의 경우 더 높은 단가를 표시합니다. 시장 정보 및 지역별 원자재 철강 동향도 툴링 등급 가격에 영향을 미칩니다. 항상 인증된 MTR을 요청하고 견적 가격이 단조/압연 원재료에 대한 가격인지 또는 부가가치 가공(평탄도, 기계 가공, 열처리, ESR/VD)이 포함되어 있는지 확인하세요.

열처리, 표면 옵션 및 후처리

금형 및 금형에 대한 일반적인 마감 및 열처리 공정:

• 사전 경화 + 최종 경화: P20은 일반적으로 사전 경화된 상태로 공급되며, 캐비티가 국부적으로 경화되거나 인서트가 더 높은 HRC로 경화되기도 합니다.

• 질화/이온 질화: 표면 마모를 개선하고 갈링을 줄이면서 코어 인성을 보존하는 동시에 P20 변형에 공통적으로 적용됩니다.

• ESR/VIM/PM 재용융: 프리미엄 재용융은 내포물을 줄이고 인성을 개선하며 고강도 다이캐스팅 금형에 권장됩니다.

• 극저온 템퍼링 및 영하 처리: 매우 엄격한 치수 안정성 또는 일부 PM 강철의 잔류 오스테나이트 감소를 위해.

• 폴리싱 및 코팅: 이젝터 핀과 마찰이 심한 접점에는 PVD 또는 DLC 코팅이 적합합니다.

구매 주문서에 열처리 일정과 목표 경도를 명시하고 처리 증빙 자료(경도 맵, 필요한 경우 미세 구조)를 요구합니다.

조달 팀을 위한 선택 체크리스트

1. 주요 고장 모드(마모, 열충격, 충격, 부식, 연마 요구 사항)를 정의합니다.

2. 등급 제품군 선택(일반 사출 성형용 P20, 열간 가공용 H13, 고마모성 냉간 가공용 D/A).

3. 형태(플레이트, 단조 바, 원형, PM 블랭크) 및 공급 조건(사전 경화, 어닐링)을 지정합니다.

4. EN 10204/MTR, 재용융 수준(ESR/VD/PM) 및 경도 허용 기준이 필요합니다.

5. 중요한 금형에 대한 샘플 쿠폰을 요청하거나 첫 번째 제품에 대한 파괴 테스트를 요구합니다.

6. 배송 리드 타임, 재고 여부, 공급업체가 빠른 배송 서비스를 제공하는지 확인합니다(MWalloys는 재고 및 빠른 배송 옵션을 제공합니다. 아래 참조).

자주 묻는 질문

Q1: P20과 H13 중 가장 쉽게 결정할 수 있는 방법은 무엇인가요?
A: 금형이 120-150°C 이하에서 작동하고 우수한 가공성과 연마성이 필요한 경우 일반적으로 P20이 가장 적합한 선택입니다. 용융 금속, 열간 단조 또는 지속적인 높은 열충격에 노출되는 금형이라면 H13이 더 안전한 선택입니다.

Q2: P20을 매우 높은 HRC로 경화할 수 있나요?
A: P20은 사전 경화된 기계 가공용 강재로 침탄 또는 국부 경화가 가능하지만 일반적으로 냉간 가공 강재의 높은 HRC 수준까지는 적용되지 않습니다. 높은 경도가 필요한 경우 질화 또는 경화된 D2/PM 등급을 고려하십시오.

Q3: ESR/VD/PM이란 무엇이며 왜 더 많은 비용을 지불해야 하나요?
A: ESR(일렉트로슬래그 재용해), VD(진공 탈기) 및 PM(분말 야금)은 비금속 개재물을 최소화하고 인성 및 피로 수명을 개선하여 중요하고 고부하 금형에 프리미엄을 제공할 가치가 있습니다.

Q4: 툴링 스틸에 대한 예산은 어떻게 책정하나요?
A: 섹션 9의 톤당 범위를 시작점으로 사용한 다음 가공, 열처리, 배송 및 세관을 추가합니다. 소량 소매 주문은 대량 FOB보다 kg당 프리미엄이 더 높습니다.

Q5: 중국산 철강은 신뢰할 수 있나요?
A: 많은 유명 중국 공장에서 글로벌 OEM에 전체 MTR 및 재용융 옵션을 제공합니다. 밀을 조사하고, MTR을 요청하고, 필요한 경우 재용융/ESR/PM을 지정하세요. MWalloys는 표준 등급에 대해 인증서와 함께 공장 직접 재고를 공급하고 신속하게 배송합니다.

Q6: 표면 마감과 평탄도는 어떻게 지정해야 하나요?
A: 명시적인 공차(예: 평탄도 m당 mm, 광택의 경우 표면 거칠기 Ra)를 제공하고 적용이 까다로운 경우 사전 열처리 밀링 및 검사가 필요합니다.

Q7: 일반적인 리드 타임은 어떻게 되나요?
A: 재고 품목과 사전 경화 플레이트는 수일에서 수주 내에 제공되는 경우가 많습니다. 단조, 재용융 또는 맞춤형 PM 블랭크는 몇 주에서 몇 달이 걸릴 수 있습니다. MWalloys는 일반적인 사이즈에 대한 빠른 배송을 위해 재고를 보유하고 있습니다.

Q8: H13 또는 P20을 용접할 수 있나요?
A: 두 가지 모두 적절한 절차(예열, 저수소 소모품, 용접 후 열처리)를 통해 용접할 수 있습니다. 용접 절차 사양 및 테스트 쿠폰을 참조하세요.

Q9: 모든 금형에 질화 처리가 권장되나요?
A: 질화는 캐비티와 코어의 표면 마모와 갈링 저항성을 개선하는 데 유용하지만, 연마에 최적화되지 않은 고광택이 필요한 부품에는 적합하지 않습니다.

Q10: 다이캐스팅 금형에서 열 점검을 방지하는 방법은 무엇입니까?
A: H13과 같은 열간 가공 등급을 사용하고, 냉각 설계가 양호한지 확인하고, 권장 템퍼링 주기를 따르고, 표면 처리(질화/코팅)를 고려하고, 유지보수 재템퍼링 일정을 잡으세요.

금형 및 금형강을 구매해야 하는 이유 MWalloys

MWalloys는 다음을 포함한 광범위한 금형 및 금형강을 제조 및 공급합니다. P20 (1.2311), H13 (1.2344) 및 프리미엄 리멜트 변형을 제공합니다. 우리가 운영하는 주요 고객 이점

• 100% 공장 가격 - 직접 공장과의 관계는 중개자를 줄이고 비용 경쟁력을 향상시키므로 대량 조달에 특히 유리합니다.

• 재고 가용성 및 빠른 배송 - 리드 타임이 짧은 프로젝트의 신속한 배송을 위해 재고로 보유하고 있는 일반적인 플레이트 및 바 크기입니다.

• 품질 보증 - MTR 제공, 중요 툴링에 대한 요청 시 ESR 및 PM 옵션 제공.

• 기술 지원 - 금형 수명을 최대화하기 위한 등급 선택, 열처리 안내 및 마감 옵션에 대한 야금 컨설팅을 제공합니다.