금속재료·강종
공구강
Tool Steel
정의
절삭·성형 공구와 금형에 쓰이는 고경도 강의 총칭. KS/JIS에서 SK(탄소공구강)·SKS(합금공구강)·SKD(다이스강)·SKH(고속도강) 계열로 나뉜다.
자세한 설명
공구강은 상대 재료를 자르거나 눌러 성형해야 하므로 높은 경도와 내마모성이 기본이고, 용도에 따라 인성·내열성이 더해진다. SK(탄소공구강, SK3·SK4)는 저가이지만 담금질 깊이가 얕고 내열성이 없어 간단한 수공구·날붙이용이다. SKS는 소량의 합금을 더해 담금질성과 내마모성을 개선한 중간 등급이다.
SKD 계열은 금형의 주력으로, 냉간용 SKD11(고경도·내마모)과 열간용 SKD61(고온 강도·열피로 저항)이 양대 기둥이다. SKH(고속도강, SKH51 등)는 텅스텐·몰리브덴·바나듐을 다량 첨가해 600도 부근까지 경도를 유지하므로 드릴·엔드밀·탭 등 절삭공구의 기본 소재다. 그 위로는 분말야금 공구강(분말 하이스)과 초경합금이 성능 사다리를 잇는다.
공구강 선정은 소재 단가가 아니라 공구 수명당 비용으로 판단해야 한다. 재연마·코팅 주기, 금형 보수에 따른 라인 정지까지 포함하면 상위 강종이 총비용에서 역전하는 경우가 많다.
실무 예시
프레스 금형 업체의 통용 감각은 시작·소량 금형 다이는 SKS3, 양산 블랭킹 다이는 SKD11, 고장력강 타발이나 초장수명 요구는 분말 하이스로 올리는 단계 선정이다. SKS3 대비 SKD11의 소재비는 배 가까이 되지만 재연마 주기가 몇 배 길어 월 10만 타 이상 양산에서는 SKD11이 총비용에서 유리하다.
실무 포인트
- 수명당 비용으로 비교하라 — 소재 단가 순서와 경제성 순서는 생산 수량에 따라 뒤집힌다.
- 냉간(SKD11)과 열간(SKD61)의 용도 혼용은 조기 파손의 지름길이다.
- 공구강은 열처리 품질이 소재 등급만큼 중요하다 — 진공로·심랭·뜨임 횟수 등 열처리 사양을 지정한다.
- SK 계열은 내열성이 없어 마찰열이 큰 용도에 부적합하다. 연속 절삭·고속 용도는 SKH 이상으로 잡는다.
- 와이어컷·연삭 중심의 금형 가공 특성상, 담금질 전 러프 가공 범위를 열처리 변형을 감안해 정하는 공정 설계가 필요하다.