1. 극저온 처리 공정 개발

극저온 처리는 일반적으로 액체 질소 냉각을 채택하여 공작물을 -190 ℃ 이하로 냉각시킬 수 있습니다. 처리된 재료의 미세구조는 저온에서 변화하고 일부 특성이 개선됩니다. 극저온 처리는 1939년 구소련에서 처음 제안되었다. 미국이 극저온 처리 기술을 산업에 적용하고 항공 분야에서 주로 사용하기 시작한 것은 1960년대가 되어서였다. 1970년대에는 기계제조 분야로 확장했다.

냉각 방식에 따라 액체 방식과 기체 방식으로 나눌 수 있습니다. 액체 방법은 재료 또는 공작물을 액체 질소에 직접 침지하여 공작물을 액체 질소 온도로 냉각시키고 공작물을 일정 시간 동안이 온도에서 유지 한 다음 꺼내어 특정 온도로 가열하는 것을 의미합니다. . 이와 같이 온도 상승 및 하강 속도를 제어하는 것은 어려운데, 이는 워크에 대한 열적 영향이 크며 일반적으로 워크에 손상을 줄 가능성이 있다고 여겨진다. 극저온 장비는 액체 질소 탱크와 같이 비교적 간단합니다.

2. 극저온 처리의 가스 방법

기체의 원리는 액체질소의 기화잠열(약 199.54kJ/kg)과 저온질소의 열흡수로 냉각시키는 것이다. 가스 방법은 극저온 질소가 재료와 접촉할 수 있도록 극저온 온도를 -190℃에 도달하게 할 수 있습니다. 대류 열교환을 통해 질소는 노즐에서 분출된 후 극저온 상자에서 기화될 수 있습니다. 공작물은 가스화 잠열과 극저온 질소의 열 흡수에 의해 냉각될 수 있습니다. 냉각 속도를 제어하기 위해 액체 질소의 입력을 제어함으로써 극저온 처리 온도를 자동으로 조정하고 정확하게 제어할 수 있으며 열 충격 효과가 작아 균열의 가능성이 있습니다.

현재 가스 방식은 응용 분야에서 연구원들에 의해 널리 인식되고 있으며 냉각 장비는 주로 온도를 제어할 수 있는 프로그래밍 가능한 극저온 상자입니다. 극저온 처리는 상당한 경제적 이점과 시장 전망과 함께 철 금속, 비철 금속, 금속 합금 및 기타 재료의 수명, 내마모성 및 치수 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

초경합금의 극저온 기술은 1980년대와 1990년대에 처음 보고되었습니다. 기계 기술 1981년 일본의 현대 기계 공장 1992년 미국에서 초저온 처리 후 초경합금의 성능이 크게 향상되었다고 보고했습니다. 1970년대 이후 해외에서 극저온 처리에 대한 연구는 결실을 맺었다. 구소련, 미국, 일본 및 기타 국가에서는 극저온 처리를 성공적으로 사용하여 공구 및 금형의 수명, 공작물의 내마모성 및 치수 안정성을 개선했습니다.

4 극저온 처리 공정에 대해 알아야 할 4가지 핵심 사항 1

3. 극저온 처리 메커니즘 강화

금속 상 강화.

초경합금의 Co는 fcc 결정 구조 α상(fcc)과 밀집된 육각형 결정 구조 ε상(hcp)을 가지고 있습니다. ε- Co 비율 α- Co는 마찰 계수가 작고 내마모성이 강합니다. 417 ℃ 이상 α 상의 자유 에너지가 낮아 Co α 상 형태가 존재한다. 417 ℃ 이하 ε 상의 낮은 자유 에너지, 고온에서 안정한 상 α 낮은 자유 에너지로의 상 전이 ε 상. 그러나 WC 입자와 α로 인해 상 내에 고용체 헤테로원자의 존재는 상전이에 더 큰 제약을 주어 α → ε 상변화 저항이 증가하고 온도가 417℃ 이하로 떨어지면 α 상이 완전히 변형될 수 없음 ε 단계로. 극저온 처리는 α 및 ε 2상의 자유 에너지 차이를 크게 증가시킬 수 있으므로 상 변화의 추진력을 증가시킵니다. ε 상 변화 변수. 극저온 처리 후 초경합금의 경우, Co에 용해된 일부 원자는 용해도 감소로 인해 화합물 형태로 침전되며, 이는 Co 매트릭스의 경질상을 증가시키고 전위 이동을 방해하며 2차상을 강화시키는 역할을 할 수 있습니다. 입자.

표면 잔류응력 강화.

극저온 처리 후의 연구는 표면 잔류 압축 응력이 증가함을 보여줍니다. 많은 연구자들은 표면층의 잔류 압축 응력의 특정 값이 서비스 수명을 크게 향상시킬 수 있다고 믿습니다. 소결 후 초경합금의 냉각 과정에서 결합상 Co는 인장 응력을 받고 WC 입자는 압축 응력을 받습니다. 인장 응력은 Co에 큰 피해를 줍니다. 따라서 일부 연구자들은 심냉각으로 인한 표면 압축 응력의 증가가 소결 후 냉각 과정에서 결합 단계에 의해 생성된 인장 응력을 늦추거나 부분적으로 상쇄하거나 심지어 이를 조정하기까지 한다고 믿습니다. 압축 응력, 미세 균열 생성 감소.

기타 강화 메커니즘

η 상 입자는 WC 입자와 함께 매트릭스를 보다 조밀하고 단단하게 만들고 η로 인해 상의 형성이 매트릭스에서 Co를 소모한다고 믿어집니다. 결합 단계에서 Co 함량의 감소는 재료의 전체 열전도율을 증가시키고 탄화물 입자 크기 및 인접성의 증가는 또한 매트릭스의 열전도율을 증가시킵니다. 열전도율의 증가로 인해 공구 및 다이 팁의 방열이 더 빨라집니다. 공구 및 금형의 내마모성 및 고온 경도가 향상됩니다. 다른 사람들은 극저온 처리 후 Co의 수축 및 치밀화로 인해 WC 입자를 보유하는 Co의 확고한 역할이 강화된다고 믿습니다. 물리학자들은 깊은 냉각이 원자와 금속 분자의 구조를 변화시켰다고 믿습니다.

4. 극저온 처리된 YG20 Cold Heading Die의 경우

YG20 콜드 피어 거푸집 극저온 처리의 작업 단계:

(1) 소결된 냉간 압연 다이를 극저온 처리로에 넣습니다.

(2) 극저온 템퍼링 통합로를 시작하고 액체 질소를 열고 일정 속도로 -60 ℃로 낮추고 1 시간 동안 온도를 유지하십시오.

(3) 일정한 속도로 -120℃까지 낮추고 2시간 동안 온도를 유지한다.

(4) 특정 냉각 속도로 온도를 -190℃로 낮추고 4-8시간 동안 온도를 유지합니다.

(5) 보온 후 180℃까지 0.5℃/min으로 4시간 승온한다.

(6) 프로그램 장비가 완료되면 자동으로 전원이 꺼지고 상온으로 자연 냉각됩니다.

결론: 극저온 처리를 하지 않은 YG20 냉간압조 금형과 극저온 처리 후 Φ 3.8 탄소강 스크류 로드를 냉간압조한 결과, 극저온 처리 후 금형의 수명이 극저온 처리를 하지 않은 금형보다 15% 이상 더 긴 것으로 나타났습니다. .4 극저온 처리 공정에 대해 알아야 할 4가지 핵심 사항 2

4 극저온 처리 공정에 대해 알아야 할 핵심 사항 3
(a) YG20 극저온 처리 전
(b) YG20 극저온 처리 후

극저온 처리 전과 비교하여 극저온 처리 후 YG20의 면심 입방 코발트(fcc)가 현저히 감소함을 알 수 있으며, ε- Co(hcp)의 명백한 증가도 내마모성 향상의 원인이며, 초경합금의 포괄적인 특성.

5. 극저온 처리 공정의 한계

미국 공구 및 금형 회사의 실제 적용 결과에 따르면 초경 인서트 처리 후 수명이 2~8배 증가하는 반면 처리 후 초경 합금 와이어 드로잉 다이의 드레싱 주기는 몇 주에서 연장됩니다. 몇 개월까지. 1990년대에는 초경합금의 극저온 기술에 대한 국내 연구가 진행되어 일정한 연구성과를 달성하였다.

일반적으로 초경합금의 극저온 처리 기술에 대한 연구는 현재 덜 발달되어 있고 체계적이지 않으며, 얻은 결론도 일치하지 않아 연구자의 심층적 인 탐구가 필요합니다. 기존 연구 데이터에 따르면 극저온 처리는 주로 초경합금의 내마모성과 수명을 개선하지만 물리적 특성에는 뚜렷한 영향을 미치지 않습니다.

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