여러 번의 뜨임 과정이 필요한 이유는 고바나듐 고속도강을 담금질한 후 재료를 안정화하기 위해 필요한 복잡한 미세 구조 변화 때문입니다. 단일 열처리 과정으로는 불안정한 잔류 오스테나이트를 단단한 마르텐사이트로 완전히 변태시키거나 내구성을 제공하는 탄화물을 적절히 석출시키기에 충분하지 않습니다. 이 반복적인 과정 없이는 재료가 취성이 있고, 치수적으로 불안정하며, 조기 파손되기 쉽습니다.
여러 번의 뜨임 과정은 불필요한 것이 아니라, 연한 잔류 오스테나이트를 경화된 마르텐사이트로 전환하기 위한 야금학적 요구 사항입니다. 이 과정은 나노 크기의 이차 탄화물 석출을 유도하여 재료의 우수한 내마모성을 결정하는 "이차 경도" 효과를 만들어냅니다.
미세 구조 변환
잔류 오스테나이트 관리
담금질 직후, 고바나듐강에는 상당량의 잔류 오스테나이트가 포함되어 있습니다. 이 상은 상온에서 연하고 불안정합니다.
첫 번째 뜨임 과정의 주요 목표는 이 오스테나이트를 조절하는 것입니다. 강철이 뜨임 온도에서 냉각되면서 오스테나이트는 절삭 공구에 필요한 단단한 상인 마르텐사이트로 변태합니다.
반복의 필요성
단일 과정으로 잔류 오스테나이트가 100% 변태하는 경우는 드뭅니다. 또한, 새로 형성된 마르텐사이트는 뜨임되지 않아 취성이 있습니다.
이전 과정의 냉각 단계에서 형성된 새로운 마르텐사이트를 뜨임하기 위해 후속 과정이 필요합니다. 이 단계별 접근 방식은 공작물 전체에 걸쳐 균일하고 안정적인 구조를 보장합니다.
이차 경도 달성
나노 크기 탄화물 석출
고바나듐강은 성능을 위해 특정 탄화물 형성에 크게 의존합니다. 안정적인 일정 온도 환경에서의 여러 번의 뜨임 과정은 분산된 나노 크기 이차 탄화물의 석출을 유도합니다.
이 탄화물은 매우 단단하며 강철 매트릭스 전체에 미세하게 분포되어 있습니다.
적색 경도 발현
이 석출 과정은 이차 경도로 이어집니다. 단순 탄소강이 가열 시 연화되는 것과 달리, 이 메커니즘은 실제로 고온에서 경도를 증가시킵니다.
적색 경도로 알려진 이 특성은 마찰로 인해 작동 중 고열이 발생하더라도 강철이 날카로운 절삭날을 유지할 수 있도록 합니다.
구조적 무결성 보장
담금질 응력 제거
담금질 과정은 급격한 냉각과 부피 변화로 인해 막대한 내부 응력을 발생시킵니다.
뜨임은 이러한 응력을 완화합니다. 그러나 첫 번째 뜨임 후 새로운 마르텐사이트가 형성되어(새로운 응력 발생) 추가적인 과정이 필수적이며, 변태 자체에 의해 발생하는 응력을 완화해야 합니다.
치명적인 파손 방지
이러한 응력을 완화하지 못하면 공작물이 균열될 위험이 높아집니다.
온도를 엄격하게 제어하고 과정을 반복함으로써 산업용로(furnace)는 재료가 경도와 함께 인성을 달성하도록 보장하여 취성 파괴를 방지합니다.
일반적인 함정과 절충점
과소 뜨임의 위험
시간과 에너지 비용을 절약하기 위해 뜨임 횟수를 줄이고 싶은 유혹이 있습니다. 그러나 미변태된 오스테나이트를 남겨두는 것은 치명적인 오류입니다.
시간이 지남에 따라 또는 작동 중 발생하는 열에 의해 이 잔류 오스테나이트는 결국 변태합니다. 이 지연된 변태는 강철의 부피를 변화시켜 치수 불안정과 완성된 부품의 뒤틀림을 유발합니다.
온도 변동에 대한 민감성
고바나듐강은 온도 정확도에 매우 민감합니다.
안정적인 일정 온도 제어 없이 뜨임을 시도하면 불균일한 탄화물 석출이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 연한 부분이나 과도한 취성 부분이 발생하여 공구의 내마모성이 저하됩니다.
목표에 맞는 올바른 선택
고바나듐 고속도강의 성능을 극대화하려면 열처리 전략을 최종 목표에 맞추십시오.
- 치수 안정성이 주요 초점인 경우: 서비스 중 크기 왜곡을 방지하기 위해 잔류 오스테나이트를 완전히 제거할 만큼 충분한 횟수의 과정을 수행하십시오.
- 최대 내마모성이 주요 초점인 경우: 분산된 나노 크기 이차 탄화물의 석출을 극대화하기 위해 온도 유지 시간을 엄격하게 준수하십시오.
다중 뜨임 방식을 준수하는 것이 고바나듐 부품의 산업적 신뢰성과 수명을 보장하는 유일한 방법입니다.
요약표:
| 공정 단계 | 미세 구조 변화 | 재료에 대한 이점 |
|---|---|---|
| 첫 번째 뜨임 | 잔류 오스테나이트를 조절하고 변태를 시작합니다. | 경화 과정을 시작합니다. |
| 후속 과정 | 새로운 마르텐사이트를 뜨임하고 남은 오스테나이트를 변태시킵니다. | 치수 안정성과 인성을 보장합니다. |
| 탄화물 석출 | 나노 크기 이차 탄화물 형성 | '적색 경도'와 내마모성을 달성합니다. |
| 응력 완화 | 내부 담금질 응력 제거 | 균열 및 치명적인 파손을 방지합니다. |
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참고문헌
- Yujie Wang, Haochun Xia. Investigation on microstructure, mechanical properties, and tribological behaviors of spray-formed high-vanadium high-speed steel after heat treatment. DOI: 10.1007/s44251-024-00061-6
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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