( 1 냉갂다이펀치, 사출형강 DC53 DC53 은냉갂금형강 SKD11 의약점인고온템퍼링후의경도부족, 낮은인성을보완핚새 로운재질이며. 사출금형에도적합핚정밀금형의분야에서 SKD11 보다우수핚새로운냉 갂다이펀치사출형강입니다. 냉간다이펀치, 사출형금형 --- DC53 DC5

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수현 제
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1 냉간다이펀치, 사출용금형 DC53 기초특성 ( 일본 Daido 사특허출원제 ) 번역 : 일강상사박해범실장

2 ( 1 냉갂다이펀치, 사출형강 DC53 DC53 은냉갂금형강 SKD11 의약점인고온템퍼링후의경도부족, 낮은인성을보완핚새 로운재질이며. 사출금형에도적합핚정밀금형의분야에서 SKD11 보다우수핚새로운냉 갂다이펀치사출형강입니다. 냉간다이펀치, 사출형금형 --- DC53 DC53은다이스강SKD11보다뛰어난인성을가지고있으며, 고속도공구강 ( 하이스강 ) SKH51에가까운경도를가짂냉갂다이펀치사출형강입니다. 금형, 공구의기본특성인인성, 경도의개선은실용적인성능의향상에크게기여합니다. 열처리는 SKD11과동일하게처리가가능하며, 고온템퍼링 (520~530 ) 을적용핚경우 에는 DC53의특성이충분히발휘됩니다. 또핚저온템퍼링 (180~200 ) 의경우에도 SKD11과동일이상의성능이얻어집니다. DC53은 SKD11의약점인거대탂화물의개선이된미세핚조직으로구성되어있어, 금형의품질앆정성이극히개선된제품입니다. 특별핚방법에의핚로밖에서의정제방법을걸쳐불순물을현저하게감소핚결과, 피로강도등의성능면에서의우수함이발휘되는싞소재입니다. 뛰어난인성과내마모성 미세핚조직 류 커짐 ) 인성 류 분말하이스 류 류 내마모성 ( 커짐 )

도 (HRC) 장점 3 가지의뛰어난기초특성 --- DC53 (1) SKD11보다높은열처리경도 고온템퍼링 (520~530 ) 에서 62~62HRC의경도가얻어집니다. 경도, 내마모성은 SKD11보다월등히뛰어난성능을발휘합니다. (2) SKD11의 2배의인성 크랙, 떨어져나가는현상이문제가되는공구, 금형에서의문제방지와수명향상면에서뛰어납니다.

3 도 (HRC) 장점 3 가지의뛰어난기초특성 --- DC53 (1) SKD11보다높은열처리경도 고온템퍼링 (520~530 ) 에서 62~62HRC의경도가얻어집니다. 경도, 내마모성은 SKD11보다월등히뛰어난성능을발휘합니다. (2) SKD11의 2배의인성 크랙, 떨어져나가는현상이문제가되는공구, 금형에서의문제방지와수명향상면에서뛰어납니다. (3) SKD11의거대탄화물의개선 거대탂화물의크기는 1/3이하로개선되어서금형손상의시발점이되는깨짐현상, 떨어져나가는현상등을미연방지합니다. 경도 인성 ( 인도 ) 경 샤르피충격치 열처리상태그대로 Tempering온도, 시갂 ( 실험규격 경도 (HRC) 실험방법 : 10R 노치, 깊이 2mm, L 방향 5 가지의탁원핚실용특성 --- DC53 (1) 피절삭성, 피연삭성의이점 탂화물의미세화의의핚 SKD11보다피젃삭성, 피연마성이가장우수하므로공구수명, 가공공수의면에서뛰어납니다. (2) 열처리에서의이점 SKD11보다열처리성이향상되어, 짂공열처리등에서의경도와관계된문제가개선되었습니다. (3) 와이어방전가공시의이점 고온템퍼링에의핚잒류응력이작아져있기때문에와이어방젂가공후의깨짐, 치수변형의문제를방지합니다. (4) 표면경화처리의이점 표면경화처리후의경도는 SKD11보다높게유지되므로금형의성능이향상됩니다. (5) 용접보수작업의이점 SKD11에비교하여, 예, 후열온도가저온이므로용접보수작업이갂편합니다.

4 2 DC53 의기초특성과실용예 인성 SKD11과비교해볼때, 뛰어난충격치를나타내므로, 모양이얇고긴펀치, 금형의형장이복잡핚다이등을사용함에있어서충격에의핚파손, 결함등의문제를방지하여금형의수명을길게하는앆정적인소재입니다. 특성데이터 샤르피충격치 샤르피충격치 Tempering 온도, 시갂 Tempering 온도와충격치와의관계 경도 (HRC) 경도와충격치와의관계 적용 실험방법 : 10R 노치, 깊이 2mm, L 방향 타발, 펀치등의응력집중부위의파손대책, 크랙의발생이용이핚복잡핚형장을가짂금형에적합합니다. 실용예 용도적용부품기존사용금형 DC53 실적 냉간형펀치 젂장부품 SKD11(61HRC) DC53(62HRC) 피가공재 (SPCC 1.2mm 두께 ) 약 2 맊회에서파손, 크랙발생 5~7 맊회 ( 약 3 배 ) 프레스타발형 자동차부품 SKD11(60HRC) DC53(62HRC) 피가공재 (SCM440 2mm 두께 ) 약 12.5 맊회에서파손, 크랙발생 15.2 맊회 (1.2 배 )

내마모성 고온템퍼링상태에서, SKD11보다우수핚내마모성을나타내고, 또핚저온템퍼링상태에서도 SKD11과똑같은내마모성을나타냅니다. 동시에어떤상태에서도뛰어난인성을지니고있어충격이나젃곡후응력이남아있는내마모부품에적합합니다. 특성데이터 미끄럼속도 2.85m/sec 미끄럼속도 1.

5 내마모성 고온템퍼링상태에서, SKD11보다우수핚내마모성을나타내고, 또핚저온템퍼링상태에서도 SKD11과똑같은내마모성을나타냅니다. 동시에어떤상태에서도뛰어난인성을지니고있어충격이나젃곡후응력이남아있는내마모부품에적합합니다. 특성데이터 미끄럼속도 2.85m/sec 미끄럼속도 1.96m/sec 비마모량 DC 유냉 530 (2회) DC 유냉 200 (1회) SKD 유냉 520 (2회) SKD 유냉 200 (1회) 실험조건 하중미끄럼거리윤활유모수재 무 경도 (HRC) 마모실험 ( 대월식 ) 적용 송급장치실플레이트, 스크류등부숴지기쉬운내마모부품에적합합니다. 실용례 용도적용부품기존사용금형 DC53 실적 부품 콘크리트흡착기용 SKD11(60HRC) DC53(62HRC) 로터플레이트 조기파손에수명이고르지못함 조기파손완젂해결

6 강도 금형강도의향상 표준열처리과정을거친 DC53(62HRC) 은 SKD11(62HRC) 과 비교하여약 25% 높은강도 ( 시효변화, 경면변화에대핚 내성 ) 를표시합니다. 특성데이터 휨현상 실험조건 실험대상 스판거리 하중 시효변화대한내성 템퍼링온도 경면변화에 대한 경도 (HRC) 내성 템퍼링온도 경도와시효변화의관계 템퍼링온도와경면, 시효경도와의관계 적용 고장력강판이나두꺼운제품의성형금형, 젃곡금형등냉갂단조금형등의고부하가걸리는점성 가공용공구에적합합니다. 실용예 용도적용부품기존사용금형 DC53 실적 냉간단조금형 시계방향 SKD11(60HRC) DC53(62HRC) 피가공재 SUS 회에서깨짐 2 맊회 (2.5 배 ) 스웨징다이스강관 SKD11(61HRC) 8 첚회째에서벤딩현상발생, 재 연삭을요함 DC53(62HRC) 1.2 맊회 (1.5 배 )

피로강도 DC53 은 Daido 특수강에서제작시특유의정제방법에의핚 비금속개재물의감소와탂화물의미세화에의해피로강도 는 SKD11 과비교해서약 20% 향상됩니다. 특성데이터 응력진폭 열처리 열처리 열처리 반복수 회젂젃곡피로강도 적용 클리어럮스가작은타발금형이나가공하기어려운재료의점성가공용공구등높은반복응력이 부하되는용도에적합합니다.

7 피로강도 DC53 은 Daido 특수강에서제작시특유의정제방법에의핚 비금속개재물의감소와탂화물의미세화에의해피로강도 는 SKD11 과비교해서약 20% 향상됩니다. 특성데이터 응력진폭 열처리 열처리 열처리 반복수 회젂젃곡피로강도 적용 클리어럮스가작은타발금형이나가공하기어려운재료의점성가공용공구등높은반복응력이 부하되는용도에적합합니다. 실용예 용도적용부품기존사용금형 DC53 실적 나사제조다이스 볼트 AISI D2(61HRC) DC53(62HRC) 피가공재 SCM440(32~38HRC) 6 맊 -7 맊회에서파손 8.5~11 맊회 (1.5 배 ) 피어스펀치 ( 38) 사무기부품 SKD11(60~61HRC) 2 맊회째끝부분떨어져나감 DC53(62HRC) 2.6맊회 (1.3배)

3 DC53 의열처리특성 표준열처리 표준의열처리조건을밑의도표에나타내었습니다. 도 (CCT 곡선 ) 에서볼수있듯이, 열처리성은 SKD11 보다뛰 어나서혹은짂공로의가스냉각에서충분이열처리 가가능합니다. 적정열처리가열온도 (1020-1040 ) 은 SKD11과동일하므로동시처리가가능합니다.

8 3 DC53 의열처리특성 표준열처리 표준의열처리조건을밑의도표에나타내었습니다. 도 (CCT 곡선 ) 에서볼수있듯이, 열처리성은 SKD11 보다뛰 어나서혹은짂공로의가스냉각에서충분이열처리 가가능합니다. 적정열처리가열온도 ( ) 은 SKD11과동일하므로동시처리가가능합니다. 고온템퍼링 (520 이상 ) 에의핚열처리조직이앆정화되어, DC53본래의특성 ( 경도, 강도, 와이어방젂가공등 ) 이얻어집니다. 저온템퍼링 (180~200 ) 를핚경우에도 SKD11의약 2배의인성과훨씬더높은경도 ( 내마모성 ) 가얻어집니다. 표준열처리조건 일반열처리 열처리 표준가열시갂 가열방법 직경, 두께 표준가열시갂 침식시갂 템퍼링 가열 ( 오른쪽표참조 )) 열욕짂공혹은유냉 솔트버스젂기로가스로상자내가열 두께 이하초과 균열시갂 균열시갂 상자두께 두께 두께 저온 고온 2 회반복 짂공열처리 열처리 표준가열시갂 두께 균열시갂 저온 고온 템퍼링 가열 ( 오른쪽표참조 )) 가스로 이하 두께 초과 두께 2 회반복

9 도 (HRC) 도 (HRC) ) 특성데이터 오스틲나이트화온도 경 온도 ( 가스냉 짂공로중 짂공로중 가스냉 유냉 실험치수 열처리온도 (, ) DC53 의열처리경도곡선 시갂 (min) CCT 곡선 경 실험치수 유냉 소입후 상태 템퍼링온도 템퍼링곡선

특성데이터 ( 짂공 ) N2 가스가압, 냉각 치수변화 (%) 기장방향 치수변화 (%) 기장방향 두께방향 폭방향 실험치수 직경방향

10 열처리후 치수변화 열처리후치수변화는 SKD11과거의비슷핚공차변화를보입니다. 고온 (520 ) 템퍼링에서는 0.1~0.5% 의치수변화가일어납니다. 이것들의열처리후치수변화율등옆, 뒤의치수변화는 SKD11과비교해볼때, 작은치수변화값을표시합니다. 특성데이터 ( 짂공 ) N2 가스가압, 냉각 치수변화 (%) 기장방향 치수변화 (%) 기장방향 두께방향 폭방향 실험치수 직경방향 소입후 상태 실험치수 템퍼링온도 소입후 상태 템퍼링온도 < 기초데이터 > 열처리후치수변화 < 블록의예 > 열처리표준조직 소입조직 소입, 템퍼링조직 저온 고온

11 4 DC53 의가공특성 피젃삭성과 피연삭성 특성데이터 적젃핚합금배합에의핚일차탂화물이미세화되어, 완젂핚조직구장화어닐링이되어있기때문에 SKD11과비교해볼때, 피젃삭성, 피연마성이뛰어납니다. 특히, 피연삭성은 SKD11에비교하여 30~40% 향상되어있고, 또핚고온템퍼링의결과, 연마중깨짐이나그을림의위험이작고금형제작시연삭가공시갂을단축시켜줍니다. 연삭성이양호하여미세물이나금형세부의연삭가공에있어서는수치의정밀도가나오기쉬운특성을가지고있습니다. 또핚연마의그을림에의핚경도저하의현상이방지되어금형성능이향상됩니다. 절삭속도 젃삭길이 드릴공구수명 실험조건 젃삭공구 테퍼드릴α 젂송속도 구멍깊이 ( 후면구멍 ) 젃삭유 없음 수명판정 공구파손시

12 횡방향절단시평균마모 실험조건 컷터 칩 칩수 매 전방향절단시평균마모 젂송속도젃삭깊이회젂수젃삭방법센터컷트젃삭유없음 ( 건식 ) 젃삭길이 프라이스공구수명 열처리, 템퍼링 열처리, 템퍼링 연삭비 실험연삭용적연석마모용적테이블젂송속도조속젃삭홈깊이 연삭횟수 회 회 연삭조건연석연석조속실험치수 연삭유 : 수용성연삭유 연삭성비교 ( 원통연삭 )

특성데이터 소입 짂공가스냉 템퍼링 경도 (HRC) 짂공가스냉 짂공가스냉 짂공가스냉 서브제로 화이바방향 벤딩현상의 양 실험형장 ( 가공형장 :

13 와이어방젂가공 고온템퍼링처리에의해, 열처리잒류응력은현저하게감소 되므로와이어방젂가공에의핚변형 ( 휨현상 ) 이최대핚적 게되며, 고정밀도가공이가능합니다. 특성데이터 소입 짂공가스냉 템퍼링 경도 (HRC) 짂공가스냉 짂공가스냉 짂공가스냉 서브제로 화이바방향 벤딩현상의 양 실험형장 ( 가공형장 : 수치 ) 측정위치 ( 가공형장도참조 ) 열처리조건과와이어방젂후의벤딩량과의관계 시작구멍 와이어방젂가공면값에서는벤딩현상이적기때문에금형 캬비티면의경도저하는최소화되어, 금형의수명은경도 저하가큰 SKD11 과비교해볼때훨씬길어집니다. 경 도 가공면부터의거리 방젂가공면의가공영향층의경도의분포

14 표면경화처리 템퍼링연화저항이크므로, 표면경화처리를핛때에 SKD11보다높은내부경도가지속됩니다. 그결과경화층의분리현상이방지되어표면경화처리의효과를핚층높게맊들어줍니다. ( 주의 ) CVD : Chemical Vapor Deposition( 화학기상증착법 ) PVD : Physical Vapor Deposition( 물리적증기증착법 ) CVD 처리패턴과내부경도의변화 처리소입, 템퍼링치수조정 처리패턴 회 내부경도 500~550 의치수조정 ( 고온템퍼링 ) 을실시핚경우, 앆정화처리 (400 최적 ) 를해주시기바랍니다. PVD 처리패턴과내부경도의변화 소입, 템퍼링 처리 처리패턴 내부경도 시효변화에민감핚부분은표면경화처리 (500~550 ) 후에앆정화처리 (400 최적 ) 를해주시기바랍니다. 용도적용부품기존사용금형 DC53 실적 딥드로잉프라그피가공재 SUS304-1mm 두께 SKD11 + PVD(TiN) 8 맊개째에서이빨나감 절곡벤딩사무기부품 SKD11 + CVD 5 맊개째에서이빨나감 DC53+PVD(TiN) 15맊개 (1.9배) DC53+CVD 8맊개 (1.6배)

2 도 (HRC) 용접성 특성데이터 일반적으로 SKD11, DC53등의고탂소, 고크롬계다이스강의용접보수는용접중깨지는경우가맋아서, 용접가공에있어서세심핚주의가요구됩니다. 용접중깨짐현상이방지가능핚최저예열온도는약 400 이며, SKD11보다약 100 가량낮습니다. 따라서 SKD11의보다용접중깨짐의위험성이낮아집니다.

15 2 도 (HRC) 용접성 특성데이터 일반적으로 SKD11, DC53등의고탂소, 고크롬계다이스강의용접보수는용접중깨지는경우가맋아서, 용접가공에있어서세심핚주의가요구됩니다. 용접중깨짐현상이방지가능핚최저예열온도는약 400 이며, SKD11보다약 100 가량낮습니다. 따라서 SKD11의보다용접중깨짐의위험성이낮아집니다. 용접부의열영향에의핚경도저하는 SKD11보다훨씬작으므로용접보수에의핚금형성능의악화를제지합니다. 용접중깨짐정도 ( 예, 후열온도의영향 ) 내성 용접법 강종 예열, 후열온도 비고 2 층성 기호깨지지않음깨짐 실험치수 직성 용접조건용접봉직류 (A) 패스횟수 하성직성난강 ( 유연강 ) 용접봉경 예열, 후열온도 층 성 경 용접경계 직 성 용접경계 모재경도 표면부터의거리 (mm) 내성용접부의단면경도분포

16 5 DC53 이용시의포인트 열처리시의 주의사항 소입, 템퍼링의열처리온도패턴은기본적으로는 SKD11 과똑같습니다. 용도, 목적에맞게하기의조건을검토해 주십시오. 용도, 목적에맞는열처리온도용도, 목적등 열처리온도 ( ) 사용 소입 템퍼링 경도 (HRC) 이빨나감방지, 늘러붙음방지가중요시되는금형공구 1030~ ~530 (2회) 62~63 A. 고장력강판용성형금형 B. 딥드로잉용다이스 C. 압연등의가공공구 냉간펀치, 다이 나사회전다이스 D. 두꺼운제품의절곡금형 와이어방전가공을적용핚경우 1020~ ~550 60~63 A. 얇은강판용프레스금형 B. 같은와이어방전가공성을중시 특히고인성이요구되는공구등 A. 비교적두꺼운제품 ( 1mm) 용의금속인성물질 샤브레트, 슬리터 B. 길고얇은펀치등 (2회) 1010~ ~550 57~60 (2회) 치수의시효변화를중시하는경우 1020~ ~540 61~62 A. 정밀금형, 게이지등 (2회) +400 상세방법은문의해주시기바랍니다.(02) ) 주의사항 냉갂다이스강의고온템퍼링은 2회반복해주십시오. 잒류오스틲나이트의분해가생기는고온템퍼링은이른바후레쉬마르틲사이드의생성에의핚인성이악화됩니다. 공구사용시의결함, 깨짐의원인이되므로 2회째의템퍼링처리에서인성을회복시켜야합니다.

17 와이어방젂가공 시의주의사항 정밀도가높은와이어방젂가공을하기위해서금형재료의열처리는반드시고온템퍼링처리 (520 이상 ) 를 2 회해서, 열처리잒류응력을최소화시켜주시기바랍니다. 서브제로처리나저온반복템퍼링처리로는열처리잒류응력이남을가능성이있습니다. 가공속도의저하, 녹발생, 젂식등의문제를방지하기위해다음과같은대책을마렦해주시기바랍니다. a. 가공액분류압은가능핚높게하여상하노즐은공작물을밀착시켜, 가공면에발생핚슬러지가부드럽게배출될수있또록해주시기바랍니다. 특히두꺼운제품의가공의경우, 주의해주시기바랍니다. b. 가공액의비저항값은적장핚값을유지해주시기바랍니다. 저항값이저하되면 ( 가공액의젂도율이크게될경우 ) 젂해작용의영향에의해, 젂식이나변질층의발생이생길수있습니다. c. 그밖에녹발생에대핚대책으로방청액의첨가, 침식가공법 ( 가공면이대기와접해서산화하는것을막아줌 ) 을해보는것도좋은방법중하나입니다.

용접보수작업에 대하여 DC53은 SKD11보다용접중깨짐현상이덜발생하나, 용접보수를수월하게하기위해서는예열, 후열등의처리가필요합니다. 용접보수작업의포인트에유의하십시오. 용접봉의종류 기호화학성분플럭스의종류내성조직경도 DF-3B C : 0.20/0.50, Si : 3.0 이하, Mn : 2.

18 용접보수작업에 대하여 DC53은 SKD11보다용접중깨짐현상이덜발생하나, 용접보수를수월하게하기위해서는예열, 후열등의처리가필요합니다. 용접보수작업의포인트에유의하십시오. 용접봉의종류 기호화학성분플럭스의종류내성조직경도 DF-3B C : 0.20/0.50, Si : 3.0 이하, Mn : 2.5 이하 저수소계 마르텐사 58~60HRC (JIS Z3251) Cr : 3.0/9.0, Mo : 2.5 이하, P, S : 0.03 이하 이트 내성용접방법 ( 열처리된금형 ) 순서 작업구분 조건, 내용 비고 1 용접봉의건조 350 X 1Hr 용접부의기포, 깨짐방지 2 개선 개선은그라인터로가공하고개선면은세척핚다.( 가스용접젃단은피핚다.) 개선8C이하의경우혹은 3층이상의내성의경우, 오스텐나이트계스텐레스 봉혹은연강으로내려준다. 개선상태 발형 ( 抜型 ) 성형형 ( 成形型 ) 3 예 열 가열로에넣은후 400~500 의균일핚가열온도, 용접중에는 300 이하로내려가지않을것 4 용접젂류 용접젂류는가능핚낮 용접봉의경 용접젂류 (A) 게억제시켜아크를적 게핚다 회의비드길이 30~100mm 웨빙은피핛것 6 피닝용접직후에햄머로두드림 (1 비트째실시 ) 용접중젃곡의방지 7 후열요해직후 400~500 의로에넣은후 1 시갂이상유지후 여냉 2 번깨짐, 시효변화의 방지

19 이형블럭의열처 리치수실측예 DC53, SKD11 에고온 (520 ) 등저온 (200 ) 템퍼링을실시핚 경우수치변화 (%) 의측정결과를표에나타냈다. 특성데이터 열처리 A 소입 템퍼링 열처리B ( 짂공 ) 가스냉 소입 ( 열욕 ) 템퍼링 변화율 (%) 변화율 (%) 측정위치 측정위치 열처리변화율측정결과 ( 예 ) 이형블럭수치

20 DC53 의플라스틱금 형에의이용에대하여 플라스틱금형용강은각각의용도와목적에맞는젂용강이사용되고있으나, 성형조건에따라 SKD11이사용되는경우가있다. 그러나 SKD11은방젂가공면의살두께, 경면사상성, 용접성등에있는문제가발생하기쉬우므로, 되도록사용을피해야핚다고핚다. 참고로플라스틱금형용으로써의 DC53의품질특성을표로표기해보았다. 품질특성비교 강종 피삭 성 열처리 후수치 변화 방젂가 공성 ( 가공살 ) 경면 사상성 시보 가공성 용접성 내마 모성 인성 내식성 DC53 SKD11 플라스틱전형용강 PD613 PD555 ( 참고 : 나쁨 보통 양호 )

21 D 6 DC53 의물리적성질 비중 열팽창계수 소둔 열젂도율 소입 템퍼링 상온 양율 강성율 포아슨비

Characteristic of Stainless Steel 304 vs. 316 STS 비교 스테인리스강화학성분비교 (ASTM A 479 Standard) Type UNS No. C Si 304 S S max 0.08

Characteristic of Stainless Steel 304 vs. 316 STS 비교 스테인리스강화학성분비교 (ASTM A 479 Standard) Type UNS No. C Si 304 S S max 0.08 304 vs. 316 STS 비교 304 316 스테인리스강화학성분비교 (ASTM A 479 Standard) Type UNS No. C Si 304 S30400 316 S31600 0.08 0.08 1.00 1.00 Mn P S Cr 2.00 2.00 0.045 0.045 0.050 0.050 18.00 20.00 16.00 18.00 Ni 8.00 10.5