새로운 담금질 과정 소개

소개강은 임계 온도 Ac3(차공석강) 또는 Ac1(초공석강) 이상의 온도로 강을 가열하여 전체 또는 부분적으로 오스테나이트화되도록 일정 시간 유지한 다음 냉각하여 담금질합니다. 임계 냉각 속도보다 높은 온도 Ms(또는 등온 근처의 Ms) 마르텐사이트(또는 베이나이트) 열처리 공정 이하로 급속 냉각. 알루미늄 합금, 구리 합금, 티타늄 합금, 강화 유리 등과 같은 재료의 용액 처리 또는 급속 냉각을 통한 열처리 공정은 일반적으로 담금질이라고도 합니다. 담금질은 주로 재료의 경도를 높이는 데 사용되는 일반적인 열처리 공정입니다. 일반적으로 담금질 매체에서 물 담금질, 오일 담금질, 유기 담금질로 나눌 수 있습니다. 과학과 기술의 발전으로 몇 가지 새로운 담금질 공정이 등장했습니다.1 고압 공냉식 담금질 방법강한 불활성 가스 흐름의 공작물은 빠르고 균일하게 냉각되어 표면 산화를 방지하고 균열을 방지하고 뒤틀림을 줄여 다음을 보장합니다. 주로 공구강 담금질에 필요한 경도. 이 기술은 최근에 빠르게 발전했으며 응용 범위도 상당히 확장되었습니다. 현재, 진공 가스 담금질 기술이 빠르게 발전했으며, 음압(<1 × 105 Pa) 고유량 가스 냉각 후 가스 냉각 및 고압(1 × 105 ~ 4 × 105 Pa) 10 × 105 Pa) 공기 - 냉각, 초고압 (10 × 105 ~ 20 × 105 Pa) 공랭식 및 기타 신기술은 공랭식의 진공 담금질 능력을 크게 향상시킬뿐만 아니라 공작물 표면 밝기가 좋고 작은 변형을 담금질합니다. 또한 고효율, 에너지 절약, 무공해 등. 진공 고압 가스 냉각 담금질의 사용은 재료의 담금질 및 템퍼링, 스테인리스 강 및 특수 합금의 용액, 시효, 이온 침탄 및 탄질화뿐만 아니라 브레이징 후 진공 소결, 냉각 및 담금질입니다. 6 × 105 Pa 고압 질소 냉각 담금질을 사용하면 부하를 느슨하게 냉각시킬 수 있습니다. 고속 강(W6Mo5Cr4V2)은 70 ~ 100 mm, 고합금 열간 가공 다이 강은 최대 25 ~ 100 mm, 금 냉간 최대 80 ~ 100 mm까지 작업 다이 스틸(예: Cr12). 10 × 10 5 Pa의 고압 질소로 담금질하면 냉각된 부하가 집중될 수 있으며 6 × 10 5 Pa의 냉각을 통해 약 30%에서 40%까지 부하 밀도를 증가시킬 수 있습니다. 20 × 10 5 Pa의 초고압 질소로 담금질할 때 압력 질소 또는 헬륨과 질소의 혼합물인 경우 냉각된 부하가 조밀하고 함께 묶일 수 있습니다. 6 × 105 Pa 질소 냉각 80% ~ 150%의 밀도는 모든 고속강, 고합금강, 열간 가공 공구강 및 Cr13% 크롬강 및 더 많은 대형 9Mn2V 강과 같은 합금 오일 담금질 강을 냉각할 수 있습니다. 별도의 냉각 챔버가 있는 이중 챔버 공랭식 퀜치 퍼니스는 동일한 유형의 단일 챔버 퍼니스보다 더 나은 냉각 용량을 가지고 있습니다. 2 × 105 Pa 질소 냉각 이중 챔버 퍼니스는 4 × 105 Pa 단일 챔버 퍼니스와 동일한 냉각 효과를 가지고 있습니다. 그러나 운영 비용, 낮은 유지 보수 비용. 중국의 기초 재료 산업(흑연, 몰리브덴 등) 및 보조 부품(모터) 및 기타 수준 향상. 따라서 이중 챔버 압력 및 고압 공냉식 냉각로의 개발을 유지하면서 6 × 105 Pa 단일 챔버 고압 진공 관리를 개선하기 위해 중국 국가 조건에 더 부합합니다. 그림 1 고압 공기- 냉각된 진공로2 강한 담금질 방법기존의 담금질은 일반적으로 오일, 물 또는 고분자 용액 냉각을 사용하고 강한 담금질 규칙은 물 또는 낮은 농도의 염수입니다. 강한 담금질은 강철의 과도한 뒤틀림 및 균열에 대한 걱정 없이 매우 빠른 냉각이 특징입니다. 담금질 온도, 강철 표면 장력 또는 낮은 응력 상태로의 기존 담금질 냉각, 냉각 중간에 강한 담금질, 공작물 심장은 냉각을 중지하기 위해 여전히 뜨거운 상태에 있으므로 표면 압축 응력이 형성됩니다. 가혹한 담금질 조건 하에서, 강 표면의 과냉각된 오스테나이트는 마르텐사이트 변태대의 냉각 속도가 30℃/s보다 높을 때 1200MPa의 압축 응력을 받게 되어 담금질 후 강재의 항복 강도가 최소 25%만큼 증가합니다. 원리: 오스테나이트화 온도 담금질로 인한 강철, 표면과 심장 사이의 온도 차이는 내부 응력으로 이어질 것입니다. 특정 체적의 상 변화 및 상 변화 플라스틱의 상 변화도 추가 상 변형 응력을 유발합니다. 열응력과 상전이응력 중첩, 즉 전체응력이 재료의 항복강도를 초과하면 소성변형이 발생한다. 응력이 뜨거운 강철의 인장 강도를 초과하면 담금질 균열이 형성됩니다. 집중 소입 동안 상변화 소성에 의한 잔류응력과 오스테나이트-마르텐사이트 변태의 비체적변화로 인한 잔류응력이 증가한다. 강렬한 냉각에서 공작물 표면은 즉시 수조 온도로 냉각되었으며 심장 온도는 거의 변하지 않았습니다. 급속 냉각은 표면층을 수축시키는 높은 인장 응력을 유발하고 심장 응력과 균형을 이룹니다. 온도 구배의 증가는 초기 마르텐사이트 변태로 인한 인장 응력을 증가시키는 반면, 마르텐사이트 변태 시작 온도 Ms의 증가는 상전이 가소성으로 인해 표면층이 팽창하게 하고, 표면 인장 응력은 현저히 감소되고 변태될 것입니다. 압축 응력으로, 표면 압축 응력은 생성된 표면 마르텐사이트의 양에 비례합니다. 이 표면 압축 응력은 심장이 압축 조건에서 마르텐자이트 변태를 겪거나 더 냉각되면 표면 인장 응력을 반전시키는지를 결정합니다. 심장 용적 팽창의 마텐자이트 변태가 충분히 크고 표면 마텐자이트가 매우 단단하고 부서지기 쉬운 경우 응력 반전 파열로 인해 표면층이 만들어집니다. 이를 위해 강철 표면은 압축 응력이 나타나야 하고 심장 마르텐사이트 변태는 가능한 한 늦게 일어나야 합니다. 강한 담금질 시험 및 강철 담금질 성능: 강한 담금질 방법은 표면에 압축 응력을 형성하여 균열의 위험을 줄이는 이점이 있습니다. 경도와 강도를 향상시킵니다. 100% 마르텐사이트의 표면 형성은 강철에 가장 큰 경화층을 제공하고 더 비싼 강철 탄소강을 대체할 수 있으며 강한 담금질은 강철의 균일한 기계적 특성을 촉진하고 공작물의 가장 작은 왜곡을 생성할 수 있습니다. 담금질 후 부품, 교대 하중 하에서의 서비스 수명은 한 자릿수만큼 증가할 수 있습니다. [1]그림 2 강한 담금질 균열 형성 확률과 냉각 속도 관계3 물-공기 혼합 냉각 방법 물과 공기의 압력과 분무 노즐과 공작물 표면 사이의 거리를 조정하여 물-공기 혼합물의 냉각 능력 다양할 수 있고 냉각이 균일할 수 있습니다. 생산 관행은 복잡한 탄소강 또는 합금강 부품의 형상에 대한 법칙을 사용하여 표면 경화를 유도하여 담금질 균열의 발생을 효과적으로 방지할 수 있음을 보여줍니다. 그림 3 물-공기 혼합물 4 끓는 물 담금질 방법사용 100℃ 끓는 물 냉각 , 강철을 담금질하거나 정상화하기 위해 더 나은 경화 효과를 얻을 수 있습니다. 현재, 이 기술은 연성 철 담금질에 성공적으로 적용되었습니다. 알루미늄 합금을 예로 들면 알루미늄 합금 단조품 및 단조품의 현재 열처리 사양에 따르면 담금질 수온은 일반적으로 60 ° C 이하로 제어되고 담금질 수온은 낮고 냉각 속도는 빠르며 잔류 물이 많습니다. 담금질 후 응력이 발생합니다. 최종 가공에서 내부 응력은 표면 모양과 크기의 불일치로 인해 균형이 맞지 않아 잔류 응력이 방출되어 가공 부품의 변형, 굽힘, 타원형 및 기타 변형된 부분이 돌이킬 수 없는 최종 폐기물이 됩니다. 심각한 손실 . 예: 프로펠러, 압축기 블레이드 및 기타 알루미늄 합금 단조 가공 후 변형이 명백하여 부품 크기 허용 오차가 발생합니다. 담금질 수온은 상온(30-40℃)에서 끓는 물(90-100℃) 온도로 상승하였고, 평균 단조 잔류응력은 약 50% 감소하였다. [2]그림 4 끓는 물 담금질 도표 5 뜨거운 기름 담금질 방법뜨거운 담금질 오일을 사용하여 온도 차이를 최소화하기 위해 Ms 포인트 온도와 같거나 가까운 온도에서 추가 냉각하기 전에 공작물을 효과적으로 담금질 할 수 있습니다. 공작물 왜곡 및 균열. 합금 공구강 다이의 작은 크기는 뜨거운 오일 담금질에서 160 ~ 200 ℃로 냉각되어 왜곡을 효과적으로 줄이고 균열을 피할 수 있습니다. 잔류 오스테나이트는 계속해서 마르텐사이트로 변형되는데, 그 목적은 강의 경도와 내마모성을 개선하고 공작물의 구조적 안정성과 치수 안정성을 개선하며 공구 수명을 효과적으로 개선하는 것입니다. 극저온 처리는 액체 질소로 재료 가공 방법을 위한 냉각 매체. 극저온 처리 기술은 마모공구, 금형공구 재료에 처음 적용되다가 나중에 합금강, 탄화물 등으로 확장되어 금속재료의 내부구조를 변화시켜 기계적 물성과 가공성을 향상시킬 수 있습니다. 현재 최신 강화 공정 중 하나입니다. 초저온 처리라고도 하는 극저온 처리(Cryogenic treatment)는 일반적으로 재료의 전반적인 성능을 향상시키기 위해 처리하기 위해 -130℃ 이하의 재료를 말합니다. 이미 100년 전에 사람들은 강도, 내마모성, 치수 안정성 및 서비스 수명을 개선하기 위해 시계 부품에 냉간 처리를 적용하기 시작했습니다. 극저온 처리는 1960년대 일반 냉간 처리를 기반으로 개발된 신기술입니다. 기존의 냉간 처리와 비교하여 극저온 처리는 재료의 기계적 특성과 안정성을 더욱 향상시킬 수 있으며 적용 가능성이 더 넓습니다. 극저온 처리 메커니즘: 극저온 처리 후 금속 재료(주로 금형)의 내부 구조에 잔류 오스테나이트 재료)는 마텐자이트로 변형되고 석출된 탄화물은 마텐자이트에도 석출되어 마텐자이트가 잔류 응력에서 제거될 수 있지만 마텐자이트 매트릭스를 향상시켜 경도와 내마모성도 증가합니다. 경도 증가의 원인은 잔류 오스테나이트의 일부가 마르텐사이트로 변태되기 때문입니다. 인성의 증가는 분산 및 작은 η-Fe3C 침전 때문입니다. 동시에 마텐자이트의 탄소 함량이 감소하고 격자 변형이 감소하여 가소성 개선이 이루어집니다. 극저온 처리 장비는 주로 액체 질소 탱크, 액체 질소 전달 시스템, 딥 콜드 박스 및 제어 시스템으로 구성됩니다. 응용 프로그램에서 극저온 처리가 여러 번 반복됩니다. 다음과 같은 일반적인 공정: 1120 ℃ 오일 담금질 + -196 ℃ × 1h (2-4) 깊은 극저온 처리 +200 ℃ × 2h 템퍼링. 조직 처리 후 오스테나이트의 변태가 있었지만 초미세 탄화물의 매트릭스와 고도로 일관성 있는 관계의 급냉된 마르텐사이트 분산에서 침전되었으며, 200℃에서 후속 저온 템퍼링 후, 초미세 탄화물의 성장 분산된 ε 탄화물 , 수와 분산이 크게 증가했습니다. 극저온 처리는 여러 번 반복됩니다. 한편, 이전의 극저온 냉각시에 잔류 오스테나이트로부터 변태된 마르텐사이트로부터 초미세 탄화물이 석출된다. 한편, 소입된 마르텐사이트에는 미세 탄화물이 계속 석출된다. 반복 공정은 매트릭스 압축 강도, 항복 강도 및 충격 인성을 증가시키고 강철의 인성을 향상시키면서 내충격성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 그림 6 극저온 처리 장치 개략도 엄격한 크기 요구 사항에 대한 일부 공작물은 허용되지 않습니다. 과도한 변형으로 인한 열응력으로 인한 가공, 극저온 처리는 냉각 속도를 제어해야 합니다. 또한 장비 내부의 온도장의 균일성을 보장하고 온도 변동을 줄이기 위해 극저온 처리 시스템의 설계는 시스템 온도 제어 정확도와 유동장 배열의 합리성을 고려해야 합니다. 시스템 설계에서 적은 에너지 소비, 고효율, 쉬운 작동 및 기타 요구 사항을 충족하기 위해주의를 기울여야합니다. 이것이 현재의 극저온 처리 시스템의 개발 동향입니다. 또한, 개발 중인 일부 냉동시스템의 냉동온도가 상온에서 저온으로 확장되는 경우에도 최저온도를 낮추고 냉동효율을 향상시키면서 무액체 극저온 처리시스템으로 발전할 것으로 예상된다. [3]참고문헌:[1]樊东黎.强烈淬火——一种新的强化钢的热处理方法[J].热处理, 2005, 20(4): 1-3[2]宋微, 郝冬梅, 王成江.沸水淬火对铝合金锻件组织与机械性能的影响[J].铝加工, 2002, 25(2): 1-3[3]夏雨亮, 金滔, 汤珂.深冷处理工艺及设备的发展现状和展望[J].低温与特气, 2007, 25(1): 1-3
근원 : Meeyou 탄화물