GB, DIN, JIS 및 AISI 간 기어강 규격 비교: 변환이 알려줄 수 있는 것과 없는 것

GB, DIN, JIS 및 AISI 간 기어강 규격 비교: 변환이 알려줄 수 있는 것과 없는 것

하나의 기어를 예로 들어 보겠습니다. 중국에서 작성된 한 도면은 20CrMnTi를 지정합니다. 독일 구매자의 도면은 16MnCr5 또는 20MnCr5를 명시합니다. 일본에서는 SCM420, 미국에서는 8620이 옵니다. 의미상 이 네 가지는 같은 동네에 속하지만, 어느 하나도 다른 것과 동일하다고 간주할 수 없습니다. 우리가 등급을 상호 참조할 때 실제로 하는 일은 한 표준 체계에서 정의된 등급을 화학 조성 범위와 경화능 요구를 기준으로 삼아 두 번째 체계에서 가장 가까운 대응 등급과 나란히 놓는 것입니다. 그 결과로 나오는 것은 근사적인 대응일 뿐입니다. 대체는 별개의 문제입니다 — 도면이 명시한 등급이 아닌 다른 등급으로 부품을 만드는 것 — 그리고 이는 작업량을 배가시킵니다: 조성 상한과 하한, 단면 경화 곡선, 개재물 한도 및 열처리 설정 각각이 새로운 검증을 요구합니다. 아래에는 세 가지 일반적인 기어강 계열(침탄강, 조질강, 질화강)을 아우르는 4체계 상호 참조표, GB 등급의 기계적 성질 밴드, 그리고 모든 대체 전에 수행해야 하는 5가지 검사 항목이 있습니다.

I. 반드시 구분해야 할 세 가지 용어

등급 상호 참조. 화학 조성 범위와 기계적 성질의 근사적 관계를 사용하여 표준 체계 A의 등급을 체계 B의 비교적 가까운 등급에 대응시키는 것입니다. 이것이 산출하는 것은 후보 범위이지 대체 허가가 아닙니다.

대체(재료 교체). 고객 도면은 한 등급을 명시하고 공급업체는 다른 등급으로 생산합니다. 조성, 경화능, 청정도 및 열처리 경로 모두 이 단계에서 다시 확인해야 하며, 대부분의 경우 고객이 서면으로 승인해야 합니다.

경화능. 강이 담금질 중에 경화층을 얼마나 깊게 형성할 수 있는지를 정의하는 성질입니다; 단면 경화 시험(Jominy)이 측정 방법이며, GB/T 225가 국내 구현입니다. 이름이 일치하거나 거의 일치하는 두 등급도 서로 다른 경화능 곡선을 따를 수 있습니다 — 대체를 시도할 때 흔히 발생하는 실패 지점입니다.

II. 침탄 기어강: 4체계 상호 참조

• 중국 GB 20CrMnTi: — (직접적인 등가물 없음)
  • 일본 JIS: SMK22
  • 미국 AISI/SAE: —
  • 일반적인 응용: 자동차 변속기형 침탄 기어, 국내 사용량 많음
• 중국 GB 20CrMo: 20CrMo5 / 1.7320
  • 일본 JIS: SCM420
  • 미국 AISI/SAE: 4118 / 4120
  • 일반적인 응용: 중소 모듈 침탄 기어
• 중국 GB 20CrNi2Mo: 20NiCrMo2-2 / 1.6523
  • 일본 JIS: SNCM420
  • 미국 AISI/SAE: 4320
  • 일반적인 응용: 중하중 침탄 기어
• 중국 GB 20CrNiMo: 20NiCrMo2-2 / 1.6523
  • 일본 JIS: SNCM220
  • 미국 AISI/SAE: 8620
  • 일반적인 응용: 범용 침탄 기어

표에 “—“로 표시된 경우, 해당 체계에는 직접 대응할 수 있는 일반 등급이 없습니다. 이는 독일 침탄강으로 같은 기어를 만들 수 없다는 뜻이 아니라, 경화능 및 조성 검사를 거쳐야 하며 양측이 확인한 후에만 대체가 이루어진다는 뜻입니다. 반대의 경우도 중요합니다: 고객이 16MnCr5 또는 20MnCr5와 같은 독일 표준 침탄강을 명시할 때, 공급업체는 먼저 단면 크기와 요구 침탄 깊이를 살펴본 후 둘 중 어느 것을 선택할지 결정해야 합니다.

III. 조질 기어강: 4체계 상호 참조

• 중국 GB 40Cr: 41Cr4 / 1.7035
  • 일본 JIS: SCr440
  • 미국 AISI/SAE: 5140
  • 일반적인 응용: 중하중 조질 기어
• 중국 GB 42CrMo: 42CrMo4 / 1.7225
  • 일본 JIS: SCM440
  • 미국 AISI/SAE: 4140 / 4142
  • 일반적인 응용: 범용 고강도 기어, 기어축
• 중국 GB 35CrMo: 34CrMo4 / 1.7220
  • 일본 JIS: SCM435
  • 미국 AISI/SAE: 4135
  • 일반적인 응용: 중단면 기어
• 중국 GB 45강: C45 / 1.0503
  • 일본 JIS: S45C
  • 미국 AISI/SAE: 1045
  • 일반적인 응용: 저속 경하중 기어
• 중국 GB 40CrNiMo: 40CrNiMo6 / 1.6511
  • 일본 JIS: SNCM439
  • 미국 AISI/SAE: 4340
  • 일반적인 응용: 고강도 기어축
• 중국 GB 34CrNiMo: 34CrNiMo6 / 1.6582
  • 일본 JIS: —
  • 미국 AISI/SAE: —
  • 일반적인 응용: 대단면 조질 기어

조질강은 침탄강보다 더 깔끔하게 대응됩니다. 크롬 함유 및 몰리브덴 함유 계열이 모든 체계에서 성숙한 시리즈를 갖추고 있기 때문입니다. 한 가지 주의할 점이 있습니다. 45강과 C45 및 S45C의 대응은 충분히 흔하지만, 45강 자체는 경화능이 제한적입니다; 단면이 커지면 경도가 단면 전체에 걸쳐 42CrMo보다 더 급격히 저하됩니다. 따라서 대단면 부품의 조질에 45강을 사용하는 것은 주의가 필요합니다.

IV. 질화 기어강: 상호 참조

모든 체계에서 질화강 등급은 적기 때문에 선택 범위가 침탄강보다 좁습니다. 질화는 변형이 작고 치면 경도가 높아 열처리 후 연삭이 불편한 정밀 부품에 적합합니다. 단점은 경화층이 얇아 강한 충격 조건에는 부적합하다는 것입니다.

V. 일반적인 GB 등급의 기계적 성질 범위

이 수치들은 등급 등급을 빠르게 판단하는 데 사용됩니다. 구체적인 값은 제강소의 품질 증명서와 입고 재검사에 따릅니다.

이 표에서 한 줄을 읽을 수 있습니다. 침탄강은 표면 경화층에서 강도를 얻고 심부 경도는 30~45 HRC로 유지하여 인성을 유지합니다; 조질강은 전체 경화에서 강도를 얻고 경도는 240~320 HB 범위에 들어갑니다. 어느 경로를 택할지는 치면 접촉 응력 또는 치근 굽힘 응력 중 어느 것이 더 중요한지에 달려 있지, 어느 등급이 더 고급스럽게 들리는지에 달려 있지 않습니다.

VI. 체계 간 비교를 위한 공통 단위로서의 경도

도면에는 HRC가 있을 수 있고, 다른 도면에는 HB, 세 번째에는 HV가 있을 수 있으므로, 하나의 기어를 세 가지 모두와 비교해야 할 때마다 변환 단계가 불가피합니다. 가장 자주 만나는 등급(값은 근사치):

• HRC 25: 255
  • HV: 260
  • 일반적인 대응: 중탄소강, 조질
• HRC 30: 285
  • HV: 290
  • 일반적인 대응: 조질강
• HRC 40: 370
  • HV: 380
  • 일반적인 대응: 중탄소강, 조질
• HRC 48: 455
  • HV: 470
  • 일반적인 대응: 40Cr 고주파 경화
• HRC 52: 510
  • HV: 525
  • 일반적인 대응: 합금강, 담금질
• HRC 58: 580
  • HV: 610
  • 일반적인 대응: 20CrMnTi, 침탄 및 담금질
• HRC 62: 640
  • HV: 670
  • 일반적인 대응: 고속도강 / 침탄강

기어의 일반적인 경도 요구 등급:

• 기어 유형 침탄 및 담금질 기어: 침탄 + 담금질 + 저온 템퍼링
  • 일반적인 경도 범위: 58~62 HRC
  • 설명: 치면 경질, 심부 인성, 충격 저항성
• 기어 유형 조질 + 고주파 경화 기어: 담금질 및 템퍼링 + 치면 고주파 경화
  • 일반적인 경도 범위: 48~55 HRC
  • 설명: 치면 경질, 심부 인성 유지
• 기어 유형 조질 기어: 담금질 및 템퍼링
  • 일반적인 경도 범위: 280~320 HB
  • 설명: 중강도, 중저속에 사용
• 기어 유형 질화 기어: 담금질 및 템퍼링 + 가스/플라즈마 질화
  • 일반적인 경도 범위: ≥50 HRC (질화층)
  • 설명: 변형 작음, 내마모성
• 기어 유형 전체 경화 기어: 전체 경화 + 저온 템퍼링
  • 일반적인 경도 범위: 45~55 HRC
  • 설명: 소형 모듈 기어

이 변환 관계는 근사 범위 내에서만 성립합니다. 20 HRC 미만에서는 로크웰 C 스케일이 큰 오차를 주므로 대신 HRB 스케일을 사용해야 합니다; 450 HB 미만에서는 HRC와 HB를 대략 HRC ≈ (HB − 200) / 10으로 추정할 수 있습니다. 20 HRC 미만 영역에서는 측정 오차가 커지므로 검사 스케일은 승인 시 합의해야 합니다.

VII. 대체 전 확인해야 할 다섯 가지 항목

• 화학 조성: 각 표준은 Si, Mn, Cr, Ni, Mo의 상한과 하한에 차이가 있습니다; 원소별로 확인하십시오
• 경화능: 등급 이름으로 추론하지 말고 단면 경화 데이터에 따라 비교하십시오; 단면이 클수록 더 중요합니다
• 청정도: 각 표준은 S 및 P 함량과 개재물 수준에 대해 다른 요구 사항을 가집니다
• 열처리 공정: 재료 변경 후 침탄 온도, 탄소 포텐셜, 담금질 매체 및 템퍼링 매개변수를 다시 확인해야 합니다
• 고객 사양: 도면이 표준과 등급을 명시적으로 지정한 경우 사양에 따라 구매하십시오; 변경은 고객 확인이 필요합니다

VIII. 실무적 통찰

• 수출 주문의 경우 고객이 어떤 표준에 따라 검사하는지 먼저 확인하십시오. 도면에는 20CrMnTi라고 쓰여 있지만 독일 고객은 독일 표준으로 검사할 수 있습니다; 어려움은 보통 부품을 만들 수 있는지 여부가 아니라 어떤 값에 따라 검사에 제출하는지입니다. 기술 계약서에 재료 표준 번호와 조성 범위를 명시하는 한 문장이 나중에 논쟁하는 것보다 더 많은 문제를 해결합니다.
• 등급 라벨보다 단면 경화 곡선을 신뢰하십시오. 제강소는 동일한 공칭 등급의 강을 서로 다른 경화능 대역으로 출하합니다. 경화능이 요구 사항인 경우 J 값을 구매 사양에 포함하고 입고 재검사 시 확인하십시오; 증명서에서 등급만 읽는 것보다 낫습니다.
• 재료 변경은 열처리 매개변수를 함께 끌고 갑니다. 도면 주기만 변경하고 이전과 같이 침탄 공정을 호출하는 것은 배치 이상의 흔한 원인입니다 — 니켈 함량이 변하면 동일한 탄소 포텐셜과 시간에서 얻는 침탄 깊이도 변합니다.
• 검사 보고서에는 등급, 표준 번호 및 열처리 상태를 완전히 기재해야 합니다. 수출 검사에서 “합금강, HRC58"만 기재한 보고서는 고객이 도면 요구 사항과 일치시킬 수 없게 합니다; 세 가지를 모두 완전히 기재하면 추적성 체인이 닫힙니다.

재료 등급과 완성된 기어 사이에는 여러 단계가 있습니다: 정밀 원통 기어의 가공 및 검사, 축형 전동 부품의 선삭, 밀링 및 열처리, 그리고 정밀 가공 및 기어 연삭 공정. 랙과 같은 표준 시리즈 부품의 경우 부품 번호 자체에 재료가 인코딩되어 있습니다: GY-CSTGH-020-10-S에서 위치 C는 S45C를, M은 SCM440을 나타내며, 020은 모듈 M2를, 10은 길이 1000mm를 나타냅니다. 도면이 재료와 열처리를 포함한 엔지니어링 검토를 요구하는 경우 문의하십시오.

PinyiGear는 도면에 따라 정밀 기어와 전동 부품을 공급하며, 재료 및 열처리 문서는 주문서에 명시된 표준에 따라 추적 가능합니다.