고속도강

고속도강 (高速道鋼, High-speed steel, HSS)은 절삭 공구, 드릴, 탭, 리머 등 고속 절삭 작업에 사용되는 합금강의 일종이다. 고속 절삭 시 발생하는 고온에서도 경도를 유지하는 특성을 가지며, 높은 내마모성을 갖는 것이 특징이다. 주로 탄소, 텅스텐, 몰리브데넘, 크롬, 바나듐 등의 합금 원소를 첨가하여 제조된다.

역사

고속도강은 19세기 말에 개발되었으며, 이전의 탄소강 공구강에 비해 훨씬 높은 절삭 속도를 가능하게 하여 공작 기계 산업에 혁명을 가져왔다. 최초의 고속도강은 텅스텐을 주성분으로 하는 강종이었으며, 이후 몰리브데넘 등을 첨가하여 성능을 향상시킨 다양한 종류의 고속도강이 개발되었다.

종류 및 조성

고속도강은 크게 텅스텐계 고속도강(T계)과 몰리브데넘계 고속도강(M계)으로 나뉜다.

• 텅스텐계 고속도강 (T계): 텅스텐을 주된 합금 원소로 사용하며, 탄소, 크롬, 바나듐 등도 함께 첨가된다. 일반적으로 몰리브데넘계 고속도강보다 열처리 변형이 적고, 연삭성이 우수하다. 대표적인 강종으로는 T1, T4, T15 등이 있다.

• 몰리브데넘계 고속도강 (M계): 몰리브데넘을 주된 합금 원소로 사용하며, 텅스텐, 크롬, 바나듐 등도 함께 첨가된다. 텅스텐계 고속도강에 비해 가격이 저렴하고, 절삭 성능이 우수하다는 장점이 있다. 대표적인 강종으로는 M1, M2, M42 등이 있다. 특히 M42는 코발트를 첨가하여 고온 경도를 더욱 향상시킨 강종이다.

특성

• 고온 경도 (Hot Hardness): 고속 절삭 시 발생하는 고온에서도 경도를 유지하는 능력이다. 고속도강의 가장 중요한 특성 중 하나이며, 이를 통해 높은 절삭 속도에서도 공구의 수명을 유지할 수 있다.

• 내마모성 (Wear Resistance): 마모에 대한 저항성으로, 공구의 수명을 결정하는 중요한 요소이다. 고속도강은 탄화물 형성을 통해 높은 내마모성을 확보한다.

• 인성 (Toughness): 외부 충격이나 하중에 대한 저항성이다. 고속도강은 높은 경도를 유지하면서도 적절한 인성을 갖도록 설계된다.

용도

고속도강은 다양한 절삭 공구 제작에 사용된다.

• 드릴 (Drill)
• 탭 (Tap)
• 리머 (Reamer)
• 밀링 커터 (Milling Cutter)
• 바이트 (Cutting Tool Bit)
• 톱날 (Saw Blade)

열처리

고속도강은 최적의 성능을 발휘하기 위해 열처리가 필수적이다. 일반적으로 담금질 (Quenching) 및 뜨임 (Tempering) 과정을 거치며, 이를 통해 경도, 인성, 내마모성 등을 조절할 수 있다. 담금질 온도는 강종에 따라 다르지만, 일반적으로 1200~1300℃ 범위에서 진행된다.

주의사항

고속도강은 경도가 높지만, 취성이 강하므로 과도한 충격이나 굽힘 하중을 가하면 파손될 수 있다. 또한, 열처리 시 급격한 온도 변화는 균열의 원인이 될 수 있으므로 주의해야 한다.