고속도강(HSS) vs 텅스텐강(초경): 핵심 차이점 완벽 비교

고속도강(High Speed Steel, HSS)

고속도강(HSS)은 높은 경도, 내마모성, 내열성을 가진 공구강으로, 풍강(風鋼) 또는 전강(前鋼)이라고도 하며, 담금질 시 공냉해도 경화될 수 있음을 의미하며 매우 날카롭습니다. 백강(白鋼)이라고도 불립니다.

고속도강은 조성이 복잡한 합금강으로 텅스텐, 몰리브덴, 크롬, 바나듐, 코발트 등 탄화물 형성 원소를 함유합니다. 합금 원소 총량은 약 10~25%입니다. 고속 절삭으로 고열(약 500°C)이 발생해도 높은 경도를 유지하며 HRC 60 이상이 될 수 있습니다. 이것이 고속도강의 주요 특징인 적열경도(Red Hardness)입니다. 담금질과 저온 뜨임 후 탄소 공구강은 상온에서 높은 경도를 가지지만, 온도가 200°C를 초과하면 경도가 급격히 떨어집니다. 500°C에서는 어닐링 상태와 비슷한 정도로 경도가 낮아져 금속 절삭 능력을 완전히 상실하여 탄소 공구강의 절삭 공구 용도를 제한합니다. 고속도강은 우수한 적열경도로 탄소 공구강의 치명적 단점을 보완합니다.

고속도강은 주로 복잡한 얇은 날과 내충격성이 필요한 금속 절삭 공구, 고온 베어링, 냉간 압출 금형 제조에 사용됩니다. 예: 선삭 공구, 드릴 비트, 홉, 기계 톱날, 높은 요구 사항이 있는 금형 등.

텅스텐강(Tungsten Steel, 초경합금)

텅스텐강(시멘티드 카바이드)은 높은 경도, 내마모성, 좋은 강도와 인성, 내열성, 내식성 등 일련의 우수한 특성을 가지며, 특히 높은 경도와 내마모성은 500°C에서도 기본적으로 변하지 않고 1000°C에서도 높은 경도를 유지합니다.

텅스텐강은 주로 텅스텐 카바이드와 코발트로 구성되며 전체 성분의 99%를 차지하고, 1%는 기타 금속이므로 텅스텐강이라고 부르며, 초경합금(Cemented Carbide)이라고도 하고 현대 산업의 '이빨'로 여겨집니다.

텅스텐강은 최소 하나의 금속 탄화물을 함유한 소결 복합 소재입니다. 텅스텐 카바이드, 코발트 카바이드, 니오븀 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈룸 카바이드가 텅스텐강의 일반적인 구성 성분입니다. 탄화물 성분(또는 상)의 입자 크기는 보통 0.2~10 마이크론이며, 탄화물 입자는 금속 바인더로 결합됩니다. 바인더 금속은 일반적으로 철족 금속으로 코발트와 니켈이 흔히 사용됩니다. 따라서 텅스텐-코발트 합금, 텅스텐-니켈 합금, 텅스텐-티타늄-코발트 합금 등이 있습니다.

텅스텐강 소결은 분말을 성형체로 압축한 후 소결로에서 일정 온도(소결 온도)까지 가열하고, 일정 시간(보유 시간) 유지한 후 냉각하여 원하는 특성을 가진 텅스텐강 소재를 얻는 과정입니다.

① 텅스텐-코발트 초경합금

주성분은 텅스텐 카바이드(WC)와 바인더 코발트(Co)입니다. 브랜드는 'YG'(경도, 코발트 중국어 병음 첫 글자)와 평균 코발트 함량 백분율로 구성됩니다. 예: YG8은 평균 WCo=8%, 나머지는 텅스텐 카바이드인 텅스텐-코발트 초경합금을 의미합니다.

② 텅스텐-티타늄-코발트 초경합금

주성분은 텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드(TiC), 코발트입니다. 브랜드는 'YT'(경도, 티타늄 중국어 병음 첫 글자)와 티타늄 카바이드 평균 함량으로 구성됩니다. 예: YT15는 평균 TiC=15%, 나머지는 텅스텐 카바이드와 코발트인 텅스텐-티타늄-코발트 초경합금을 의미합니다.

③ 텅스텐-티타늄-탄탈룸(니오븀) 초경합금

주성분은 텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈룸 카바이드(또는 니오븀 카바이드), 코발트입니다. 이 종류의 초경합금은 범용 초경합금 또는 만능 초경합금이라고도 합니다. 브랜드는 'YW'(경도, 만 중국어 병음 첫 글자)와 일련번호로 구성됩니다. 예: YW1.

텅스텐강은 높은 경도, 내마모성, 좋은 강도와 인성, 내열성, 내식성 등 일련의 우수한 특성을 가지며, 특히 높은 경도와 내마모성은 500°C에서도 기본적으로 변하지 않고 1000°C에서도 높은 경도를 유지합니다. 초경합금은 선삭 공구, 밀링 커터, 드릴 비트, 보링 공구 등 소재로 널리 사용됩니다. 신형 초경합금 절삭 속도는 탄소강의 수백 배입니다.

텅스텐강과 고속도강의 차이점

1. 특성 차이

• 고속도강(HSS): 높은 경도, 내마모성, 내열성을 가진 공구강.
• 텅스텐강(초경합금): 높은 경도, 내마모성, 좋은 강도와 인성, 내열성, 내식성 등 우수한 특성.

2. 성분 차이

• 고속도강: 복잡한 강철로 탄소 함량 일반적으로 0.70~1.65%. 합금 원소량이 많고 총량 10~25%에 달함.
• 텅스텐강: 텅스텐 카바이드, 코발트 카바이드, 니오븀 카바이드, 티타늄 카바이드, 탄탈룸 카바이드 등이 일반적인 성분. 탄화물 성분 입자 크기 보통 0.2~10 마이크론, 금속 바인더로 결합. 바인더는 일반적으로 금속 코발트(Co)이지만 특수 목적에 따라 니켈(Ni), 철(Fe) 또는 기타 금속과 합금도 사용 가능.

3. 제조 공정 차이

• 텅스텐강 소결: 분말 압축 → 소결로 가열(소결 온도) → 유지(보유 시간) → 냉각.
• 고속도강 열처리: 복잡하며 담금질, 뜨임 등 일련의 공정 필요. 보통 전기로 생산. 분말 야금으로 고속도강 생산 시 탄화물이 기지에 극미립자로 균일 분포되어 수명 향상.