[쉽게 배우는 철강용어]베어링강(bearing steel)

송고 2012.09.02 09:09 | 수정 2012.09.02 13:39
이혜미 기자 (ashley@ebn.co.kr)

철강업종을 영위하는 사람들에게는 상식적이며 이미 익숙한 용어들을 일반인들은 의외로 잘 모르는 경우가 많다. EBN은 매주 생활 속에서 접하지만 헷갈리는 철강용어와 개념들을 누구나 알기 쉽게 정리한다.<편집자주>

베어링은 기계장치에서 회전하는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하는 기계요소를 말한다.

생소하게 느껴질지 모르지만 베어링은 우리 생활에서 아주 밀접한 부품으로 철이 ‘산업의 쌀’로 불리듯이 베어링은 ‘기계산업의 쌀’이라고 불릴 만큼 중요한 부품이다.

자동차에는 100~150개 이상의 베어링이 사용되고 베어링이 없다면 자동차는 부드럽게 달릴 수 없게 된다.

또한 베어링은 비행기, 세탁기, 냉장고, 에어컨, 컴퓨터 등 모든 기계에 쓰이며 기계가 안정적인 능력을 발휘하기 위해서 꼭 필요하다.

베어링강은 이 베어링을 만드는 데 쓰이는 철강제품으로 주로 1%의 탄소와 1.5%의 크롬을 함유한 고탄소 크롬강을 사용한다. 경우에 따라 13크롬 스테인리스강을 사용하는 것도 있다.

베어링강은 최종상태로 열처리됐을 때 경도, 항복강도, 인성, 내마모성 등이 요구되는데 특히 회전접촉에 대한 피로저항강도, 즉 회전피로수명이 중요한 특성으로 요구된다.

다양한 베어링. [사진제공 : 세아베스틸]

베어링이 하중을 받으며 회전할 때 내외륜 및 전동체에 반복하중이 작용하면서 생선 비늘모양의 피로파손(플레이킹)이 생기는 데 베어링에 최초의 플레이킹이 발생할 때까지의 총 회전수를 피로수명이라고 한다.

이 피로수명이 곧 베어링 제품의 수명이라고 할 수 있기 때문에 베어링강에게는 높은 피로강도가 요구되는 것이다.

이러한 특성을 갖게 하기 위해 크롬, 니켈, 몰리브덴, 바나듐 등을 첨가한다.

고탄소 크롬강은 780~850℃에서 담금질한 후 140~160℃로 뜨임(tempering)처리해 HR 62~65의 경도로 한다.

압연기, 대형 차량, 토목기계 등의 내충격성을 요하는 대형 베어링에는 고체상태의 철에 탄소원자를 스며들게 하는 침탄처리를 거친 후 담금질해 표면층을 단단하게 하고 내부를 강인하게 한 침탄 베어링강(carburized bearing steel)을 이용한다.

베어링강은 규격에 따라 STB 1~5까지 나뉜다. 고탄소 베어링강은 90% 이상이 STB2이며 주요 원소로 탄소, 실리콘, 망간, 크롬이 첨가돼 있다.

여기서 탄소는 내마모성 향상에 공헌하고 실리콘과 망간은 소입성을 향상시키는 역할을 한다.

또한 망간과 일부 탄화물은 소둔상태의 페라이트를 강화시키는 효과가 크고 크롬은 탄화물의 구상화 및 미세분산에 기여하며 소입성을 향상시키는 중요한 요소이다.

이 외에 고탄소 베어링강에는 STB2 성분에 실리콘 망간을 증가시키고 크롬을 조금 줄인 STB3이 있으며 소입성을 향상시키기 위하여 STB3에 몰리브덴을 첨가시킨 STB5가 있다.

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