베어링강 종류및 용도

베어링강 종류및 용도

곰을 닮은 특수강 '베어링강'

물건을 실어나르는 기계가 발달되지 않은 옛날에 사람들은 거대한 중량물을 어떻게 옮겼을까? 고대 이집트의 피라미드 건설이나 중국의 만리장성 축조시에 사용된 거대한 바위덩이는 사람의 힘 만으로는 도저히 이동이 불가능하므로 필시 어떤 유용한 장치나 원리를 이용했을 것이다. 여기에 대한 대답 중에 하나가 바로 베어링이다. 오늘날 베어링과 같은 원형봉을 중량물과 땅 사이에 넣어 마찰력을 작게 하고 잘 구를 수 있도록 함으로써 중량물을 옮기는 것이 가능했을 것이다. 이와 같이 중량물의 회전운동이나 직선운동시 동력을 전달하기 위해 사용되는 부품이 베어링이며, 베어링용 소재에 적합하도록 설계된 특수강이 바로 베어링강이다.

베어링(Bearing)은 영어로 'Bear'에서 나온 단어로, 미련하거나 굳건한 동물을 지칭하는 '곰'을 뜻하기도 하고, '지탱하다', '이송하다' 라는 뜻을 가지고 있다. 물론 베어링의 용어는 '지탱하다', '수송하다'에서 유래된 것으로 보이지만 '곰처럼 굳건하게 지탱하면서 물체를 수송한다'는 뜻으로 풀이할 수 있다. 아무튼 베어링강은 사람의 힘을 가장 많이 덜어주고, 이송할 수 있는 중량물의 한계를 극복해 주었다. 한마디로 베어링강은 가혹한 환경에서 꾸준히 일하는 곰을 닮은 특수강이라 할 수 있다.

<<베어링강의 종류 및 용도>>

우리가 알고 있는 베어링의 대부분은 탄소함량을 높이고 크롬을 첨가한 고탄소 크롬강이다. 특별히 충격을 계속해서 받는 곳이라면 내부는 탄소함량을 줄여 충격을 흡수하게 하고 표면만 침탄하여 내마모성을 높인 '침탄강'을 사용한다. 이밖에 내식성이 필요한 경우에는 스테인리스강이 사용되기도 한다. 또한 베어링강은 베어링 뿐만아니라 베어링을 둘러싸고 있는 롤러 샤프트(Roller Shaft), 궤도(Race) 등의 용도에도 사용한다.

<<베어링강의 종류와 용도>>

종류	고탄소 크롬강	침탄강	스테인리스강
화학성분	1%정도의 탄소와 크롬	0.2% 낮은 탄소, 표면 침탄	400계 STS에 1%의 탄소
강종명	STB2(SUJ2)	SCR, SCM, SNCM420H	STS440C(SUS440C)
주용도	산업기계 전반	내충격 특성을 요하는 산업기계용	부식성/산화성 분위기의 식품,화학공업,의료기기

<<강종 특성 및 품질관리>>

베어링은 부품 특성상 큰 하중을 받는 상태에서 반복적인 회전을 하기 때문에, '경도'와 피로를 이겨내는 '피로강도'가 특별히 높아야 한다.

* 피로 : 사람에게 피로가 쌓이듯 반복적인 힘이나 접촉을 받는 금속소재의 내부에도 피로가 쌓이고, 이 피로가 한계를 초과하면 부품의 크랙과 파손 원인으로 작용한다.

<<경도가 높아야 하는 이유>>

큰 하중에도 베어링의 형태를 유지하면서 지탱할 수 있음을 의미한다. 또한 피로강도는 반복적인 회전에서 생기는 피로환경에서 베어링의 수명을 결정하는 중요한 특성이다. 이밖에도 베어링강은 성분과 표면 조건상의 국부적인 결함이 없어야 한다. 속도가 빠르고 하중이 클수록 작은 결함만 있어도 이 부분을 중심으로 급격하게 마모가 진행되고, 기계의 심한 진동과 소음을 유발하기 때문이다. 이러한 베어링강의 특성을 만족하기 위해서는 각 공정별로 특별한 품질관리가 필요하다.

제강에서는 국부적인 결함을 일으킬 만한 원인인자인 Gas나 비금속개재물의 형성을 철저히 차단해야 한다. 또한 열처리 공정에서는 온도와 재로시간 표준을 잘 준수하여 경도를 결정하는 탄소 성분이 소재표면에서 달아나지(탈탄) 않도록 하고, 소재 내부에 탄소화합물의 형성과 분포가 균일하도록 해야 한다.