프리하든강의 제조방식 및 용도, 장단점, 금형 제작용 열처리강

플라스틱 금형으로 주로 사용되는 프리하든강은 조질강(담금질 따위의 열처리를 수행하여 고장력을 갖게 된 강재)라고 불리는 금속 재료로, 미리 열처리가 이루어진 강재를 말합니다. Pre hardened steel이라는 영문 이름에서 알 수 있듯이 '이미 경화한 강재'를 의미하는데요. 오늘은 프리하든강의 제조방식부터 용도, 장단점 등에 대해 소개해드립니다.

 

프리하든강 제조방법

프리하든강은 탄소강, 합금강 등의 강재에 조질이라고 하는 열처리를 실시해 제작됩니다. 일반적인 탄소강의 담금질 야키이레 (焼き入れ) 온도는 800℃~850℃이며, 강도를 높이기위해 추가로 열처리하는 야키모도시 (焼き戻し) 온도는 420℃ 정도로 이루어집니다. 그러나 프리하든강은 야키모도시 온도가 대략 500℃ 내외에서 이루어지는데요. 담금질에 의해 생긴 크고 딱딱한 결정을 보다 미세화시키기 위함입니다. 이를 통해 프리하든강은 열처리를 통해 HRC (록웰 경도)는 40~45 정도로 높은 편인 강재로 탈바꿈합니다.

프리하든강의 규격

일본공업규격인 JIS에서는 프리하든강의 규격을 별도로 정의하고 있지 않습니다. 따라서 프리하든강을 생산하는 회사에 따라 비슷한 소재라도 취급 명칭이 다르기 때문에 주의가 필요합니다.

프리하든강의 재료로 사용되는 강재

프리하든강은 주로 탄소강과 합금강, 스테인리스 3가지 종류의 강재로 제작됩니다. 프리하든강은 열처리가 되어 있기는 하지만 기본적인 성질은 재료로 사용되는 강재의 특성을 유지하기때문에 어떤 계열의 소재를 사용했는지 구분이 중요합니다. 

 

프리하든강으로 제작된 금형

프리하든강의 용도

프리하든강은 단단하면서도 절삭가공이 쉽다는 성질 때문에 주로 금형의 재료로 사용됩니다. 특히 수지 사출 성형용 금형이나 고무 금형에 많이 사용되며, 이 외에도 금속 다이캐스트나 프레스, 단조 금형 등 정밀기계용으로 사용됩니다. 
일반적으로 금속 가공 후 열처리를 실시할 경우 열처리에 의한 변형이 발생하는 경우가 많기때문에 미리 열처리가 되어있는 프리하든강을 이용하면 별도의 열처리가 필요하지않기때문에 편리합니다.

프리하든강의 장점

딱딱하지만 기계가공하기 쉽다.
담금질(열처리), 환매가 필요 없다.

일반적으로 딱딱한 소재는 기계가공이 어려워지지만 프리하든강은 조질에 의해 미세한 결정을 가지고 있어 절삭 등의 가공이 용이한 것이 장점입니다. 또한 프리하든강은 열처리를 하지 않고도 적당한 경도를 확보할 수 있기 때문에 열처리로 인한 변형이 쉽게 발생하는 제품을 생산할때 많이 사용됩니다. 미리 열처리가 되어 있기때문에 가공 후 열처리가 필요없으니까요.

 

 

절삭공구에 많이 사용되어지는 프리하든강

프리하든강의 단점

경도에 한계가 있다
열처리에 적합하지 않다

프리하든강은 경도가 높은 강재이긴 하지만 아주 높은 수준의 소재로 생산되지는 않습니다. 또한 이미 열처리가 끝났기 때문에 추가로 열처리를 해도 경도 상승에는 한계가 있으며, 열처리에 적합하지 않은 종류도 있습니다. 가공이 완료된 프리하든강의 경도를 더욱 향상시키고 싶은 경우에는 질화 처리를 하는 경우도 있긴합니다.


이상으로 프리하든강의 제조방식 및 용도와 장단점에 대해 소개해드렸는데요. 다음 포스팅 내용은 프리하든강의 종류에 대해 알아보겠습니다.

 

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