고속 강철 열처리를 위한 5가지 필수 팁

1. 고속 강철의 등급별 담금질용 소금물 욕조

중국은 구소련의 5-3-2 공식(질량 분율, %)을 사용하여 고속강의 염욕 가열 및 담금질을 활용하고 있으며, 여기에는 50BaCl2+30KCl+20NaCl이 포함되어 있습니다. 이 공식의 융점 온도는 560℃, 사용 온도는 580~620℃입니다.

유효 크기가 20mm 미만인 공구 또는 HSS 강철 부품의 경우 65HRC 이상의 높은 경도 수준을 달성할 수 있습니다. 반면에 HSS-E 스틸 부품은 66HRC 이상의 경도에 도달할 수 있습니다.

중국의 도구 산업은 이 등급을 활용했습니다. 담금질 프로세스 주정부, 장관급, 국가적 우수성을 달성하여 큰 활력을 보여주고 있습니다.

시간이 흐르고 기술이 발전함에 따라 사람들은 냉각 속도의 중요성을 깨닫게 되었고, 800~1000℃에서 공작물의 평균 냉각 속도가 7℃ ⁄ s 미만이라는 사실이 밝혀졌습니다. 이렇게 느린 냉각 속도는 탄화물 침전을 초래하여 강철의 경도 및 기타 특성에 영향을 미칩니다.

그 결과 칼슘 기반 등급 소금은 유럽과 미국에서 상당한 비용을 들여 중국에 도입되었습니다. 공식(질량 분율, %)은 48CaCl2+31BaCl2+21NaCl이며 녹는점은 435℃, 사용 온도는 480~560℃입니다.

공식을 단순화하기 위해 일부 중국 공장에서는 50CaCl2+30BaCl2+20NaCl로 전환했습니다. 이 대안은 기존의 칼슘 기반 염보다 융점이 약간 높지만 분류 온도는 480~560℃로 유지됩니다.

구소련은 1940년대에 Ca 기반 소금 목욕 기술을 처음 도입한 후 1950년대에 중국과 공유했습니다. 1960년대에는 많은 공장에서 이 기술을 실험했습니다.

저자는 1974년부터 1978년까지 구이린에 재직하는 동안 칼슘(Ca) 기반 소금탕을 사용했습니다. 그러나 용광로의 잦은 작동과 소금 욕조의 높은 흡습성으로 인해 그는 사용을 중단해야 했습니다.

일부 공장에서는 등급 염욕의 냉각 속도에 대한 현장 테스트를 수행했습니다. 특히 800-1000℃ 및 550℃에서 φ40mm 공작물의 냉각 속도는 7℃/s로, 유효 크기가 40mm 이하에서 완전히 경화될 수 있음을 나타냅니다. 한편, 일련의 φ25mm 공작물은 500℃ 칼슘 베이스에서 냉각되며 800-1000℃에서의 냉각 속도는 9℃/s입니다.

의심할 여지없이, 580-620℃에서 1000-800℃에서 바륨 기반 염욕 공작물의 냉각 속도는 480-560℃에서 칼슘 기반 염욕 공작물보다 느립니다.

유효 직경이 20~40mm인 공작물의 경우 칼슘 기반 소금이 바람직하지만 20mm 미만의 크기에는 필요하지 않습니다. 중요한 요소는 염욕의 온도를 600℃ 이하로 제어하는 방법입니다.

직경이 40mm를 초과하는 공작물의 경우, 먼저 오일 냉각을 적용한 다음 등급 염 냉각을 적용한 다음 질산염으로 등급을 지정하여 65HRC 이상의 열처리 경도를 보장할 수 있습니다.

2. 템퍼링 정도 및 시간

담금질 후 고속 강철은 네 가지 목적으로 템퍼링해야 합니다:

담금질 스트레스를 완전히 제거합니다.

잔여물을 완전히 분해하려면 ② 잔여물을 완전히 분해하려면 오스테나이트.

최상의 2차 경화 효과를 내기 위해 ③ 최상의 2차 경화 효과를 내기 위해.

필요한 포괄적인 기계적 특성과 최적의 성능을 달성하기 위해 ④.

권장 템퍼링 온도는 540~560℃입니다.

여부 소금물 담금질 를 사용하거나 진공 담금질을 사용하는 경우 100% KNO3 또는 100% NaNO3 염욕을 1시간 동안 사용하는 것이 좋습니다.

각 템퍼링 공정이 끝나면 다음 템퍼링 공정을 시작하기 전에 강철을 실온으로 식혀야 합니다.

일반적으로 템퍼링의 횟수는 3회입니다. 그러나 템퍼링이 불충분하거나 등온 담금질을 한 고성능 고속강 부품의 경우 4회 템퍼링 공정을 수행합니다.

템퍼링 정도는 일반적으로 템퍼링 주기 횟수가 아닌 금속학적 외관에 따라 세 가지 수준으로 분류됩니다.

레벨 I(적절): 검은색 템퍼링이 있는 것이 특징입니다. 마텐사이트 와 메탈로그래프의 얼룩 탄화물.

레벨 II(중급): 흰색 영역 또는 카바이드 침전물이 고립된 영역에 존재합니다.

레벨 III(부적절): 시야의 대부분이 흰색 영역으로 구성되며, 담금질된 입자가 희미하게 보입니다.

템퍼링 온도 범위에서 증기 처리 및 산소 질소 처리와 같은 표면 강화 처리가 필요한 경우 템퍼링 등급 II를 달성할 수 있어 에너지를 절약할 수 있습니다.

템퍼링 정도는 18~25°C의 온도에서 2~4분 동안 4% 질산 알코올 용액으로 에칭한 후 최악의 시야를 기준으로 500배 현미경으로 관찰하여 평가해야 합니다.

3. 2 차 베이나이트 처리

공구 공장에서는 공구의 인성, 강도 및 절삭 성능을 향상시키기 위해 베이나이트 처리를 사용하는 경우가 많습니다. 이를 위해서는 480℃~560℃의 중성 염 수조에서 등급을 매긴 후 즉시 240℃~280℃의 질산염 수조로 옮겨 1~2시간 동안 등온 처리하는 과정이 포함됩니다.

이차 베이나이트 처리는 특히 매우 큰 대형 커터에 적합합니다. 복잡한 모양계수가 15를 초과하는 밀링 커터 및 호브, 유효 두께가 100mm를 초과하는 천공 커터 등입니다.

첫 번째 베이나이트 처리 과정에서 잔류 오스테나이트 및 소량의 카바이드와 함께 40%~50%의 낮은 베이나이트가 생성됩니다.

첫 번째 템퍼링 중에 잔류 오스테나이트는 대량으로 마르텐사이트로 변환됩니다.

첫 번째 템퍼링 후에는 공구를 공기 중에서 냉각해서는 안됩니다. 대신 특정 기간 동안 등온 처리를 위해 240℃~280℃의 염조로 직접 옮겨야 합니다. 이렇게 하면 다음과 같은 변형을 방지할 수 있습니다. 유지된 오스테나이트 를 마텐사이트와 2차 베이나이트 처리로 알려진 베이나이트로 전환합니다.

이 방법은 크고 복잡한 도구의 균열 경향을 줄이고 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.

2차 베이나이트 처리 공정은 더 복잡하지만 열처리 중 대형 공구의 균열을 방지하는 데 매우 유용합니다.

템퍼링 과정은 천천히 가열해야 하며, 각 템퍼링은 500℃ 이하의 온도에서 수행해야 합니다.

템퍼링 후 블로잉은 허용되지 않으므로 공구를 정적으로 냉각하는 것이 좋습니다.

2차 베이나이트 처리 결과, 4회 템퍼링으로 충분하지 않을 수 있으므로 추가 템퍼링을 수행해야 합니다.

4. 마찰 용접 공구의 열처리

마찰 용접 는 고가의 고속강을 절약할 수 있어 국내외에서 직경 φ10mm 이상의 로드 커터를 생산하는 데 널리 사용되고 있습니다.

마찰 용접 시에는 1000℃ 이상의 온도가 발생하여 용접 양쪽의 좁은 영역 내에서 큰 온도 차이가 발생합니다.

직접 공랭식 후 용접은 용접부의 고속강 쪽에서 마르텐사이트 변형이 발생하는 반면, 펄라이트 변형은 구조용 강의 공랭식 쪽에서만 발생합니다.

특정 부피의 차이는 조직에 상당한 스트레스를 유발하여 균열을 일으킵니다.

이를 방지하기 위해 용접된 공구는 용접 후 즉시 650~750℃의 용광로에 넣어 단열해야 합니다.

충전 탱크가 채워지면 공구를 1~2시간 동안 보관해야 합니다. 어닐링.

용광로의 온도가 500℃ 이하로 떨어지면 공냉을 위해 용광로에서 공구를 제거해야 합니다.

생산량이 너무 많아 위의 공정을 따를 수 없는 경우, 용접물은 740시간의 보온 온도를 유지해야 합니다. 이 공정을 통해 용접의 양면이 펄라이트+소르바이트로 완전히 변형되고 공구를 공랭식으로 냉각한 후 다시 어닐링할 수 있습니다.

마찰 용접 공구의 담금질에 대한 논쟁은 용접 과열 여부에 초점을 맞추고 있습니다. 슈퍼 용접 가열에 찬성하는 주장에는 원래 구조를 개선하고 용접 품질 강도를 높이고 고속 강철을 최대한 활용할 수 있다는 장점이 있습니다. 반면에 슈퍼 용접 가열에 반대하는 측에서는 담금질 균열의 위험과 잠재적인 품질 분쟁이 발생할 수 있다는 점을 지적합니다.

용접 공구의 성공적인 진공 담금질 이후, 염수 담금질 후 슈퍼 용접 가열로 인한 균열에 대한 의구심은 감소했습니다. 그러나 저자는 실습과 경험을 바탕으로 슈퍼 용접 가열이 담금질 균열로 직접 이어지지는 않는다고 주장합니다.

현재 대부분의 공구 공장은 15~20mm 낮은 가열을 사용합니다. 용접 솔기고속 강철의 절단 길이가 짧아지고 낭비가 발생하며 비경제적인 관행으로 이어집니다.

슈퍼 용접으로 가열된 공구를 산세하는 것은 엄격히 금지되어 있습니다. 산 세척이 필요한 경우 산 농도, 산 세척 시간 및 산 온도를 신중하게 제어하여 다음을 방지해야 합니다. 수소 취성.

5. 극저온 처리

일반 담금질 및 템퍼링 후 고속 강철 공구의 미세 구조는 강화 마르텐사이트, 미량의 유지된 오스테나이트및 카바이드.

저자는 잔류 오스테나이트의 남은 흔적(<5%)을 제거할 필요는 없다고 생각합니다.

정상 이후 담금질 및 템퍼링 550-570℃에서 1시간 동안 3번, 고속 강철 공구의 열처리는 최적의 수준에 도달했으며, 더 이상의 심냉 처리는 득보다 실이 많을 수 있습니다.

오스테나이트는 강철 구조에서 매우 부드러운 상으로 경도가 약 200HBW에 불과합니다. 고속 강철 공구에서 원하는 경도가 65-66HRC인 것과 비교하면 오스테나이트가 과도하게 남아 있어도 공구가 더 단단해지지는 않는다는 것을 알 수 있습니다.

일본 학자 이지마 이치로와 그의 팀은 실험을 통해 15% 이하의 오스테나이트 잔류량이 공구의 경도를 낮추지는 않지만 강철의 가소성과 인성을 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했습니다.

따라서 극저온 처리를 통해 잔류 오스테나이트를 줄이면 공구의 인성에 해로울 수 있습니다.

1970년대부터 21세기 초까지 많은 국내 공구 공장에서 고속 강철 절단기에 냉간 처리 및 극저온 처리를 실시했습니다.

수많은 실패와 소수의 성공이 있었습니다.

우리 회사는 몇 년 동안 극저온 치료를 진행해 왔지만 이렇다 할 성과를 얻지 못했습니다. 따라서 장비 도입을 보류했습니다.

다른 초경질 재료와 비교할 때 고속 강철 공구의 가장 큰 장점은 인성이 약간 높다는 점입니다.

극저온 처리는 잔류 오스테나이트를 감소시킬 수 있지만 공구의 인성 또한 감소시킵니다.

상처에 소금을 문지르는 것과 같지 않나요?

오스테나이트의 함량이 5% 미만이면 공구 사용에 무해하다는 것이 입증되었습니다.

HSS 강철의 경도는 65-66HRC이며, HSS-E 강철의 경도는 66-67HRC입니다.

비슷한 조건에서 경도가 높을수록 공구의 마모가 적고 공구의 내구성이 높아집니다.

이를 통해 경도를 낮추는 오스테나이트 잔류는 환영받지 못한다는 결론을 내릴 수 있습니다.

하지만 도구의 수명은 경도에 의해서만 결정되는 것이 아닙니다.

경도가 지나치게 높으면 취성이 증가하여 공구의 수명이 연장되지는 않지만 수명이 단축됩니다.

고속 강철 공구의 수명에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있습니다.

따라서 맹목적으로 높은 경도를 추구하는 것은 바람직하지 않습니다.

당사의 원칙은 적절한 인성을 보장하면서 높은 경도를 위해 노력하는 것입니다.

경험에 따르면 극저온 처리는 완전 강화 공구의 경도를 증가시키지 않으며 열 경도를 향상시키지도 않습니다. 오히려 공구의 인성을 떨어뜨릴 수 있습니다.

그러나 일부 국내 공구 공장에서는 쉐이빙 커터와 소형 모듈 호브와 같은 특정 커터에 극저온 처리를 추가하여 응력을 제거하고 크기를 안정화했습니다. 이러한 공구는 모두 내경이 중심이기 때문에 사용 중에 내경이 변하지 않도록 하는 것이 특히 중요합니다. 또한 일부 고급 측정 도구 고속 강철로 만든 금형은 크기를 안정화하기 위해 극저온 처리의 이점을 누릴 수 있습니다.

일반적인 담금질 및 템퍼링 후 고속 철 구조물에는 일반적으로 미량의 오스테나이트가 남아 있습니다. 이는 공구의 기계적 특성이나 사용에 큰 영향을 미치지는 않지만 극저온 처리가 필요한지에 대한 논란이 있습니다.

극저온 치료가 유익한지 여부를 판단하려면 많은 양의 실험 데이터와 적용 사례가 필요합니다. 그러나 저자의 실험을 통해 반대되는 견해를 갖게 되었습니다. 중국에는 극저온 처리를 구현하지 않은 수백 개의 공구 제조업체가 있다는 점에 주목할 가치가 있습니다.

극저온 처리는 종종 과학적 연구 성과 또는 실험실 제품으로 제시되지만, 널리 홍보되지는 않았습니다. 이른바 '새로운 템퍼링 프로세스'는 단명할 수 있는 트렌드일 수 있습니다.

문제의 공정은 여러 차례 대량 생산에 광범위하게 활용된 성숙한 공정으로 남아 있습니다.

"실천만이 진실을 시험하는 유일한 기준"이라는 말이 있듯이, 새로운 프로세스는 반드시 실제 생산을 통해 그 가치를 입증해야 합니다.

결론

고속 강철 열처리는 복잡해 보일 수 있지만, 반복적인 연습과 대담한 혁신과 함께 진지하고 대담한 접근 방식을 통해 고품질의 오래 지속되는 제품을 생산할 수 있습니다. 절단 도구 기계 산업 활성화에 크게 기여하고 있습니다.