ASTM A311 Grade 1050 냉간 인발 및 응력 제거 어닐링 강
개요
ASTM A311 Grade 1050은 0.50% 탄소 중탄소강으로, Grade 1045 대비 탄소 함량이 높아 냉간 인발 후 더 높은 강도와 경도를 확보할 수 있는 강종입니다. 응력 제거 어닐링을 통해 치수 안정성과 가공성을 개선한 정밀 기계 부품용 봉강입니다.
화학 조성 (AISI 1050 기준)
| 원소 | 함량 (%) |
| 탄소 (C) | 0.48~0.55 |
| 망간 (Mn) | 0.60~0.90 |
| 인 (P) | 0.04 최대 |
| 황 (S) | 0.05 최대 |
| 실리콘 (Si) | 0.15~0.30 (일반적) |
기계적 특성 (상온, 23°C, 냉간 인발+응력제거 상태)
| 특성 | 값 | 비고 |
| 인장 강도 | 585~690 MPa | 1045 대비 약 35 MPa 높음 |
| 항복 강도 | 520~620 MPa | 1045 대비 약 35 MPa 높음 |
| 신율 (A50) | 10~11% | 1045와 유사 또는 약간 낮음 |
| 단면 수축률 | 30~35% | |
| 탄성 계수 | 200~215 GPa | |
| 전단 계수 | 75~80 GPa | |
| 푸아송 비 | 0.29 | |
물리적 특성
| 특성 | 값 (23°C 기준) |
| 밀도 | 7.8~7.9 g/cm³ |
| 열전도율 | 21~52 W/(m·K) |
| 비열 용량 | 470~520 J/(kg·K) |
| 열팽창 계수 | 1.32 × 10⁻⁵ 1/K |
| 용융점 | 1380~1514 °C |
| 최대 사용 온도 | 500 °C |
| 전기 저항률 | 1.43~1.74 × 10⁻⁷ Ω·m |
1045 vs 1050 비교 (냉간 인발+응력제거 상태)
| 특성 | Grade 1045 | Grade 1050 | 차이 |
| 탄소 함량 | 0.43~0.50% | 0.48~0.55% | 1050이 0.05% 높음 |
| 인장 강도 | 550~655 MPa | 585~690 MPa | 1050이 ~35 MPa 높음 |
| 항복 강도 | 485~585 MPa | 520~620 MPa | 1050이 ~35 MPa 높음 |
| 신율 | 10~12% | 10~11% | 유사 |
| 퀜칭 경화성 | 보통 | 약간 우수 | 탄소 높음 |
| 최대 표면 경도 (고주파) | ~55 HRC | ~58 HRC | 1050이 우위 |
| 가공성 (절삭) | 양호 | 약간 어려움 | 경도 높음 |
| 용접성 | 보통 (예열 필요) | 다소 불리 (예열 필수) | 탄소 높음 |
제조 공정 (1045와 동일)
- 열간 압연 봉강 → 산세/쇼트 블라스팅
- 냉간 인발 (단면 감소율 15~30%)
- 응력 제거 어닐링: 550~650°C × 1~2시간
- 직선화, 마감 검사 (치수, 표면, 직진도)
주요 용도
- 고강도 정밀 축, 모터/펌프 축 (1045보다 높은 강도 필요 시)
- 기어, 스프로킷, 캠 (표면 경화 후 마모 저항 우수)
- 고강도 볼트, 스터드 (SAE Grade 5/8 수준)
- 자동차: 크랭크샤프트, 액슬 샤프트, 스티어링 부품
- 유압 실린더 로드, 피스톤 로드
- 스프링, 와셔 등 탄성 부품 (템퍼링 후)
- 금형 부품: 가이드 포스트, 부시, 이젝터 핀
후속 열처리 가이드
| 열처리 | 조건 | 결과 특성 | 적용 예 |
| 정규화 | 870°C 공랭 | ~190 HB, 가공성 우수 | 절삭 가공 전 사전 열처리 |
| 퀜칭+템퍼링 | 820°C 유냉 + 540°C 템퍼 | 30~34 HRC, 1000~1100 MPa | 고강도 축, 기어, 크랭크 |
| 고주파 표면 경화 | 표면 급속 가열+퀜칭 | 표면 55~60 HRC, 심부 연성 유지 | 캠, 기어, 스프로킷 |
| 카버라이징 | 900~930°C 침탄 + 퀜칭 | 표면 60+ HRC, 케이스 깊이 0.5~1.5mm | 고하중 기어, 베어링 레이스 |
주의사항
- 탄소 0.5% 수준으로 용접 시 냉간 균열 경향 있음 → 예열 200°C 이상, 저수소 전극 필수
- 냉간 인발품은 잔류 응력 남아 있을 수 있음 → 정밀 가공 전 응력 제거 권장
- 탈탄층(Decarburization) 깊이 확인 필요 (표면 경화 품질 영향)
- 직경 > 50mm 제품은 인발 변형률 낮아 강도 향상 효과 제한적
적용 규격
ASTM A311/A311M, ASTM A108, SAE J403, JIS G 4051 S50C. 기계적 시험, 화학 분석, 치수/표면/직진도 검사, 탈탄층 검사 포함.