최소 10°C/s의 냉각 속도는 연질 미세 구조 형성을 방지하고 18CrNiMo7-6 강철을 완전한 마르텐사이트 상태로 만들기 위해 필요한 임계값입니다. 이 특정 속도는 합금의 연속 냉각 변태(CCT) 곡선에 의해 결정되며, 재료가 더 낮은 경도 상태로 이완되는 것을 방지하는 데 필요한 속도 역할을 합니다.
CCT 곡선을 준수함으로써 10°C/s 냉각 속도는 상 변태에 대한 엄격한 "속도 제한" 역할을 합니다. 이 속도보다 느리면 강철이 결정 격자에 탄소를 가두지 못하게 되어 필요한 64HRC 경도를 달성하는 것이 물리적으로 불가능해집니다.
상 변태의 과학
이 특정 속도가 왜 필수적인지 이해하려면 담금질 중 18CrNiMo7-6 강철의 야금학적 거동을 살펴보아야 합니다.
CCT 곡선의 권위
이 요구 사항은 임의적인 것이 아니라 이 특정 합금의 연속 냉각 변태(CCT) 곡선에서 직접 파생됩니다.
이 곡선은 온도 하강에 따라 강철의 내부 구조가 언제 어떻게 변하는지 정의하는 로드맵 역할을 합니다. 이 곡선은 연질 상이 형성되는 곡선의 "코"를 피하는 데 최소 10°C/s의 속도가 필요함을 나타냅니다.
마르텐사이트 구조 달성
이 공정의 궁극적인 목표는 강철을 마르텐사이트로 변태시키는 것입니다.
마르텐사이트는 철에 대한 탄소의 과포화 고용체로, 높은 경도와 강도를 제공합니다. 냉각 속도가 너무 느리면 탄소 원자가 용액에서 확산될 시간이 있어 단단한 마르텐사이트 대신 베이나이트 또는 펄라이트와 같은 더 연질의 구조가 형성됩니다.
경도 상관 관계
냉각 속도와 최종 기계적 특성 사이에는 직접적인 연관성이 있습니다.
귀하의 주요 데이터에 따르면 64HRC 이상의 경도를 달성하려면 10°C/s 이상의 속도를 유지하는 것이 필수적입니다. 냉각 속도가 이 임계값 아래로 떨어지면 경도가 급격히 감소하여 기어가 규격에서 벗어납니다.
장비 요구 사항 및 성능
실제 생산 환경에서 이 이론적 속도를 달성하려면 특정 장비 기능이 필요합니다.
압력 및 속도
고압 가스 담금질 시스템은 가스 밀도와 속도를 사용하여 금속에서 열을 제거합니다.
기어 표면에서 10°C/s 속도가 실제로 실현되도록 보장하려면 장비는 일반적으로 15Bar의 압력과 15m/s의 유속을 제공해야 합니다. 이러한 매개변수는 냉각 매체(가스)가 강철 온도를 빠르게 낮추는 데 충분한 열 질량을 운반하도록 합니다.
단면 일관성
기어 열처리에서 어려운 점은 표면만 냉각하는 것이 아니라 전체 부품을 냉각하는 것입니다.
장비 매개변수는 냉각 속도가 전체 단면에서 임계값 이상을 초과하도록 설계되었습니다. 가스 압력이나 속도가 불충분하면 코어의 열이 표면을 다시 가열하거나 코어 자체가 마르텐사이트로 변태하지 못하게 됩니다.
피해야 할 일반적인 함정
이 공정을 설계하거나 문제 해결할 때 열 전달 물리학을 간과하면 실패로 이어집니다.
"표면만" 함정
일반적인 실수는 담금질 챔버의 주변 온도가 충분히 빠르게 떨어지면 부품도 마찬가지라고 가정하는 것입니다.
10°C/s 요구 사항은 주변 가스가 아닌 강철 자체에 적용됩니다. 크거나 복잡한 기어 형상은 열을 더 오래 유지하므로 가스 매개변수(15 Bar / 15 m/s)는 해당 열 질량을 관통하는 데 필요한 최소값입니다.
불충분한 경도
64HRC 미만의 경도 판독값을 관찰하면 거의 항상 냉각 속도 제한 위반이 근본 원인입니다.
이는 재료가 고온 범위에서 너무 많은 시간을 보냈고 마르텐사이트가 아닌 상이 형성되도록 허용했음을 나타냅니다. 템퍼링이나 후처리로는 너무 느린 담금질을 수정할 수 없습니다.
담금질 공정 최적화
18CrNiMo7-6 기어의 일관된 품질을 보장하려면 이러한 뚜렷한 목표에 맞게 공정 제어를 조정하십시오.
- 최대 경도(64HRC 이상)가 주요 초점인 경우: 냉각 속도가 10°C/s 미만으로 떨어지지 않는지 구체적으로 확인하십시오. 이는 마르텐사이트 변태의 절대 하한선입니다.
- 공정 일관성이 주요 초점인 경우: 임계 냉각 창 전체에서 15 Bar 압력과 15 m/s 유속을 유지하도록 장비를 엄격하게 모니터링하십시오.
고압 가스 담금질의 성공은 CCT 곡선으로 정의된 야금학적 한계를 존중하는 데 있습니다.
요약표:
| 매개변수 | 요구 사항 | 목적 |
|---|---|---|
| 최소 냉각 속도 | 10°C/s | CCT 곡선 "코" 및 연질 상 방지 |
| 목표 미세 구조 | 마르텐사이트 | 최대 강도 및 경도 보장 |
| 목표 경도 | ≥ 64HRC | 고성능 기어 사양 충족 |
| 담금질 압력 | 15 Bar | 필요한 열 질량 제거 제공 |
| 가스 유속 | 15 m/s | 단면 전반에 걸쳐 빠른 열 전달 보장 |
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참고문헌
- Zaiyong Ma, Jingbo Ma. Research on the uniformity of cooling of gear ring parts under vacuum high-pressure gas quenching. DOI: 10.1088/1742-6596/3080/1/012130
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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