기계 구조용 탄소강(carbon steel for machine structural use)은 열간압연, 열간단조 등 열간가공에 의해 제조한 것으로 

보통 다시 단조, 절삭 등의 가공 및 열처리를 하여 사용하는데 주요 화학성분은 탄소(C) 이외에도 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 등이 함유되어 있습니다. 

강의 성질의 조정은 주로 탄소량에 의하여 행하여지는데 탄소량이 증가됨에 따라 경도, 강도가 증가하며 연신율, 단면수축율이 감소합니다.

기계구조용 탄소강의 대부분은 압연 또는 단조상태 그대로 혹은 풀림(Annealilng) 또는 불림(Normalizing)을 행하여 사용하는 것이 일반적인데 

SM28C 이상이면 담금질 효과가 있게 되므로 강인성을 필요로 하는 기계 부품에서는 담금질, 뜨임을 실시하여 사용합니다. 

기계구조용 탄소강재는 SM10C에서 SM58C까지와 SM9CK, SM15CK, SM20CK의 23종류가 있으며 이 중에서 CK가 붙는 3종류는 침탄열처리용입니다.

탄소 함유량에 따른 분류

1. 저탄소강(SM10C ~ SM25C)

탄소함유량 C 0.08~0.28 정도로 이 범위의 탄소강은 열처리 효과를 기대할 수 없으므로 비교적 강도를 필요로 하지 않는 것에 사용되고, 인성이 있으며 용접도 용이해 일반 기계 구조 부품(볼트, 너트, 소형 베어링류 등)에 널리 사용됩니다.

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2. 중탄소강(SM28C ~ SM48C)

탄소함유량 C 0.25~0.51 정도로 이 범위의 탄소강은 냉간가공성, 용접성은 약간 안 좋게 되지만 담금질, 뜨임에 의해 강인성이 증대되므로 비교적 중요한 기계구조부품에 사용됩니다. 그중에서도 특히 SM40C~SM58C의  것은 고주파담금질에 의해 표면경화시켜 피로 강도가 높고, 또 마모에 강한 기계 부품에 사용 가능하므로 용도가 광범위하여 실제로 많이 사용되고 있습니다.

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3. 고탄소강(SM50C ~ SM58C)

탄소함유량 C 0.47~0.61 정도로 이 범위의 탄소강은 열처리 효과가 크고 담금질성이 양호하지만 인성이 부족하므로 표면의 경도를 필요로 하는 기계부품에 사용되며 비교적 사용 용도가 한정되어 있습니다.

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KS규격에서는 탄소의 함유량에 따라 기계구조용 탄소강을 20종류로 분류를 하고 있는데, 그 중 가장 많이 쓰이는 것은 SM45C(JIS 표기 S45C)입니다.

S45C는 탄소함유량이 0.42%~0.48% 분포되어 있어 중탄소강 계열에 속합니다. 또한 일반적으로 탄소강의 물성을 발휘하는 P와 S는 약 0.03% 이하여야 합니다.

강도 및 충격저항성이 필요한 부품에 매우 알맞은 강재로서, 기본적으로 탄소함유량이 높기 때문에 인장강도, 연성 및 내마모성이 높습니다. 

가장 많이 쓰이는 강재 중 하나인만큼 환봉, 판재, 사각봉, 육각봉 등 원하는 형태로 쉽게 구할 수 있고, 열처리를 통해 강도를 높일 수 있다는 장점이 있습니다.

또한 열처리 전 절삭가공이 쉬운 편입니다. 사용범위는 샤프트, 기어, 체인, 롤러, 금형, 핀 등 광범위하게 사용되고 있습니다.

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이상으로 기계구조용 탄소강과 S45C(SM45C)에 대해 알아보았습니다.