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[소재탐구] 열간압연강판의 대표, SPHC의 모든 것

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  • SPHC

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2024-06-28

목차

    SPHC란?

    공사 현장에서 강판 작업 중인 작업자와 불꽃이 튀는 사진

    SPHC의 정의 및 개요

    SPHC는 일본 산업 규격(JIS)에 따라 정의된 열간 압연 강판의 일종입니다. SPHC는 "Steel Plate Hot rolled Commercial quality"의 약자로, 일반적으로 강판의 기본 재료로 사용됩니다. 주로 열간 압연 공정을 거치기 때문에 내구성이 뛰어나며, 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. SPHC는 특히 자동차, 건설, 가전제품 등에서 그 활용도가 높습니다. 열간 압연은 고온에서 금속을 가공하는 공정으로, 이로 인해 강판의 기계적 성질이 개선되고, 원하는 두께와 형태로 쉽게 가공될 수 있습니다.

     

    SPHC의 특징 및 용도

    1. 자동차 부품: 차체 패널, 프레임, 서스펜션 부품 등
    2. 건설 자재: 철골 구조물, 빌딩 외장재 등
    3. 가전제품: 세탁기, 냉장고, 오븐 등 가전제품의 외장재
    4. 일반 산업 부품: 기계 부품, 배관, 탱크 등

    SPHC의 가장 큰 특징 중 하나는 그 뛰어난 가공성입니다. 열간 압연 공정을 통해 제조되기 때문에 높은 강도와 내구성을 가지면서도 다양한 형태로 가공하기 용이합니다. 또한, SPHC는 균일한 두께와 표면 품질을 제공하여, 가공 후에도 일관된 품질을 유지합니다. 이 외에도 다양한 산업 분야에서 SPHC는 그 우수한 가공성과 내구성 덕분에 널리 사용되고 있습니다.

     

     

    원통형으로 말려 있는 열간압연강판 SPHC 사진

    이미지 출처: stavianmetal

    SPHC의 주요 화학 성분

    SPHC의 화학 성분은 그 기계적 성질과 내구성을 결정짓는 중요한 요소입니다. 일반적으로 SPHC는 철(Fe)을 주성분으로 하며, 여기에 다양한 첨가물이 포함됩니다. 주요 화학 성분으로는 탄소(C), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 등이 있습니다.

    1. 탄소(C): 약 0.15% 이하로 함유되어 있어, 강도와 경도를 부여합니다.
    2. 망간(Mn): 약 0.60% 이하로 포함되어, 강의 강도와 인성을 향상시킵니다.
    3. 인(P): 약 0.05% 이하로 존재하며, 과도한 함량은 취성을 증가시킬 수 있습니다.
    4. 황(S): 약 0.05% 이하로 포함되어 있으며, 역시 과다한 함량은 강의 기계적 성질을 저하시킬 수 있습니다.

     

    화학 성분 분석

    SPHC의 화학 성분은 JIS G3131 규격에 따라 엄격하게 관리됩니다. 이 규격은 강판의 화학적 조성과 기계적 성질을 규정하여, 일관된 품질을 보장합니다. 화학 성분의 비율은 강판의 특성에 큰 영향을 미치므로, 제조 과정에서 정확한 성분 비율을 유지하는 것이 중요합니다.

    1. 탄소(C): 탄소 함량은 강판의 경도와 강도를 결정짓는 중요한 요소입니다. SPHC는 낮은 탄소 함량으로 인해 상대적으로 부드럽고 가공이 용이합니다.
    2. 망간(Mn): 망간은 강판의 인성과 내마모성을 향상시키는 역할을 합니다. 적절한 망간 함량은 강판의 내구성을 높입니다.
    3. 인(P)와 황(S): 이들 성분은 강판의 취성에 영향을 미치므로, 최소화하는 것이 중요합니다. SPHC는 낮은 인과 황 함량을 유지하여, 강판의 연성과 내구성을 확보합니다.

     

     

    SPHC의 기계적 성질

    인장 강도

    인장 강도는 SPHC의 중요한 기계적 성질 중 하나로, 재료가 파괴되기 전까지 견딜 수 있는 최대 인장 하중을 의미합니다. SPHC의 인장 강도는 일반적으로 270~410 MPa 범위로, 이는 다양한 산업 용도에 적합한 수준입니다. 인장 강도는 강판의 두께와 제조 공정에 따라 달라질 수 있으며, 이는 강판의 최종 용도에 맞게 조절될 수 있습니다.

     

    최소 연신율

    최소 연신율은 재료가 파괴되기 전까지 얼마나 늘어날 수 있는지를 나타내는 지표입니다. SPHC의 최소 연신율은 보통 27% 이상으로, 이는 높은 연성과 가공성을 나타냅니다. 높은 연신율은 강판이 다양한 형태로 가공될 때 쉽게 파손되지 않고 유연하게 변형될 수 있음을 의미합니다.

     

    기타 기계적 성질

    SPHC는 이 외에도 여러 가지 기계적 성질을 가지고 있습니다.

    경도: SPHC의 경도는 일반적으로 약 90~100 HRB로, 이는 강판의 내구성과 마모 저항성을 결정합니다.

    충격 인성: SPHC는 충격에 대한 저항성이 우수하여, 다양한 환경에서 안정적으로 사용할 수 있습니다.

    굽힘 성질: SPHC는 굽힘 공정에서도 우수한 성질을 보이며, 이는 복잡한 형태로 가공할 때 매우 유용합니다.

     

     

    SPHC와 SS400의 차이점

    화학 성분 비교

    SPHC와 SS400은 모두 널리 사용되는 강판 재료이지만, 그 화학 성분에는 차이가 있습니다. SPHC는 주로 탄소, 망간, 인, 황을 포함하며, 저탄소 강판으로 분류됩니다. 반면, SS400은 구조용 강판으로, 탄소 함량이 상대적으로 높고, 더 높은 강도를 제공합니다.

    1. 탄소(C): SPHC는 약 0.15% 이하, SS400은 약 0.17~0.23%의 탄소를 함유합니다.
    2. 망간(Mn): SPHC와 SS400 모두 망간을 포함하지만, SS400이 더 높은 망간 함량을 가질 수 있습니다.
    3. 인(P)와 황(S): 두 강판 모두 낮은 인과 황 함량을 유지하여, 내구성과 가공성을 확보합니다.

     

    기계적 성질 비교

    기계적 성질에서도 SPHC와 SS400은 차이가 있습니다. SPHC는 낮은 탄소 함량으로 인해 연성과 가공성이 우수하지만, SS400은 더 높은 강도와 경도를 제공합니다.

    1. 인장 강도: SPHC는 270~410MPa, SS400은 400~510MPa입니다.
    2. 최소 연신율: SPHC는 약 27% 이상, SS400은 약 20% 이상입니다.
    3. 경도: SS400은 SPHC보다 더 높은 경도를 가지며, 이는 더 높은 내마모성을 제공합니다.

     

    용도 및 적용 분야 비교

    SPHC는 주로 가공성과 연성이 중요한 분야에서 사용됩니다. 자동차 부품, 가전제품, 건설 자재 등이 대표적인 용도입니다. 반면, SS400은 구조적 강도가 중요한 분야에서 사용됩니다. 건설 구조물, 철골 구조, 산업 기계 등이 그 예입니다.

     

     

    SPHC와 SPCC의 차이점

    화학 성분 비교

    SPHC와 SPCC는 모두 널리 사용되는 강판 재료이지만, 그 화학 성분에는 차이가 있습니다. SPHC는 열간 압연 강판으로 주로 사용되며, SPCC는 냉간 압연 강판으로 사용됩니다. SPCC는 더 낮은 탄소 함량을 가지고 있으며, 이는 더 높은 표면 품질과 가공성을 제공합니다.

    1. 탄소(C): SPHC는 약 0.15% 이하, SPCC는 약 0.12% 이하의 탄소를 함유합니다.
    2. 망간(Mn): SPHC와 SPCC 모두 망간을 포함하지만, SPCC는 더 낮은 망간 함량을 가질 수 있습니다.
    3. 인(P)와 황(S): 두 강판 모두 낮은 인과 황 함량을 유지하여, 내구성과 가공성을 확보합니다.

     

    기계적 성질 비교

    기계적 성질에서도 SPHC와 SPCC는 차이가 있습니다. SPHC는 열간 압연 공정을 통해 높은 강도와 내구성을 가지며, SPCC는 냉간 압연 공정을 통해 더 높은 표면 품질과 정밀도를 제공합니다.

    1. 인장 강도: SPHC는 270~410MPa, SPCC는 약 270~370MPa입니다.
    2. 최소 연신율: SPHC는 약 27% 이상, SPCC는 약 28% 이상입니다.
    3. 경도: SPCC는 더 높은 표면 경도를 가지며, 이는 더 높은 표면 품질을 제공합니다.

     

    용도 및 적용 분야 비교

    SPHC는 주로 구조적 강도가 중요한 분야에서 사용됩니다. 자동차 부품, 건설 자재 등이 대표적인 용도입니다. 반면, SPCC는 표면 품질과 정밀도가 중요한 분야에서 사용됩니다. 전자 제품, 가전 제품, 고정밀 부품 등이 그 예입니다.

     

     

    SPHC의 두께 및 규격

    표준 두께 범위

    SPHC는 다양한 두께로 제조될 수 있으며, 일반적으로 1.2mm에서 14mm 사이의 두께로 제공됩니다. 이는 다양한 산업 분야에서 필요한 두께를 충족시킬 수 있도록 하기 위함입니다. 두께 범위는 제조 과정에서의 공정 관리와 품질 관리에 따라 달라질 수 있습니다.

     

    허용 오차

    SPHC의 두께는 제조 공정에서의 허용 오차 내에서 관리됩니다. 일반적으로 SPHC 강판의 두께 허용 오차는 ±0.25mm 이내로 관리되며, 이는 강판의 일관된 품질을 보장하기 위함입니다. 허용 오차는 강판의 두께와 제조 공정에 따라 달라질 수 있습니다.

     

     

    열간압연강판 SPHC 사진

    이미지 출처: HENAN BEBON IRON&STEEL CO.,LTD.

    SPHC의 제조 및 유통

    제조 과정

    SPHC는 열간 압연 공정을 통해 제조됩니다. 이 공정은 고온에서 금속을 가공하여 원하는 두께와 형태로 만드는 과정입니다. 열간 압연 공정은 다음과 같은 단계로 구성됩니다.

    1. 가열: 원재료를 고온에서 가열하여, 가공이 용이하도록 만듭니다.
    2. 압연: 가열된 원재료를 롤러 사이에 통과시켜, 원하는 두께와 형태로 만듭니다.
    3. 냉각: 압연된 강판을 적절한 속도로 냉각시켜, 기계적 성질을 최적화합니다.
    4. 절단 및 포장: 최종 제품을 필요한 크기로 절단하고, 포장하여 유통 준비를 마칩니다.

     

     

    SPHC 관련 표준 및 규격

    JIS 규격

    SPHC는 일본 산업 규격(JIS G3131)에 따라 제조됩니다. 이 규격은 강판의 화학적 조성과 기계적 성질을 규정하여, 일관된 품질을 보장합니다. JIS 규격은 SPHC의 제조, 검사, 유통 과정에서 중요한 기준으로 작용합니다.

     

    기타 국가별 규격 비교

    SPHC는 일본 외에도 여러 국가에서 유사한 규격으로 제조됩니다. 각국의 규격은 다소 차이가 있을 수 있지만, 기본적인 화학 성분과 기계적 성질은 유사합니다. 예를 들어, 미국의 ASTM, 유럽의 EN 규격 등이 있으며, 이들 규격은 SPHC와 유사한 열간 압연 강판을 정의하고 있습니다.

     

     

    SPHC의 장단점

    장점

    SPHC는 다양한 장점을 가지고 있어 널리 사용됩니다.

    1. 우수한 가공성: 열간 압연 공정을 통해 높은 가공성을 제공하여, 다양한 형태로 쉽게 가공할 수 있습니다.
    2. 높은 내구성: 기계적 성질이 우수하여, 내구성과 강도가 뛰어납니다.
    3. 비용 효율성: 제조 공정이 비교적 간단하고 비용 효율적이어서, 경제적인 가격으로 제공됩니다.
    4. 다양한 용도: 자동차, 건설, 가전제품 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

     

    단점

    1. 표면 품질: 열간 압연 공정으로 인해 표면 품질이 냉간 압연 강판에 비해 다소 낮을 수 있습니다.
    2. 제한된 정밀도: 두께와 형태의 정밀도가 냉간 압연 강판에 비해 다소 낮을 수 있습니다.
    3. 부식 저항성: 표면 처리 없이 사용 시 부식에 취약할 수 있습니다.

     

     

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