공구강 열처리 문제 해결 차트
경화된 공구를 다시 노에 넣거나 폐기 처분하게 만드는 일곱 가지 결함과 각각의 원인, 그리고 이를 교정하는 점검 또는 변경 사항을 설명합니다. 경도가 높거나 낮게 나오는 경우, 탈탄, 경도 불균일, 변형, 치수 변화, 경화 중 균열이 모두 포함됩니다.
열처리 결함, 원인 및 해결책
눈앞에 있는 결함별로 분류했습니다. 각 줄은 하나의 가능한 원인과 이를 제거하는 조치를 명시합니다. 온도, 유지 시간 및 각 강종의 담금질 매체는 다음에 있습니다 경화 및 템퍼링 차트에 있으며, 뜨임 온도가 생성하는 경도는 담금질 차트.
| 가능한 원인 | 점검 또는 변경 사항 |
|---|---|
| 규정보다 높은 경도 | |
| 노 온도 제어 불량 | 노 제어 장치를 정기적으로 점검 및 교정하십시오 |
| 표면 침탄 | 중성 분위기가 제어되는 노에서 풀림 및/또는 경화하십시오 |
| 너무 높은 경화 온도 사용 | 제조사 권장 경화 온도 범위를 초과하지 마십시오 |
| 경화 온도에서 과열 및/또는 과도한 유지 | 노 유형에 따라 달라지는 제조사 권장 경화 유지 시간을 초과하지 마십시오 |
| 뜨임 작업의 불충분 및/또는 단시간 사이클 | 요구 경도와 일치하는 가장 높은 뜨임 온도를 선택하십시오. 뜨임 온도에서 가열 두께 1인치당 120분(1mm당 4.72분) 동안 유지하십시오. 공기 경화 공구강은 이중 및 삼중 뜨임하십시오 |
| 규정보다 낮은 경도 | |
| 노 온도 제어 불량 | 노 제어 장치를 정기적으로 점검 및 교정하십시오 |
| 표면 탈탄 | 중성 분위기가 제어되는 노에서 풀림 및/또는 경화하십시오. |
| 너무 낮은 경화 온도 사용 | 제조사 권장 경화 온도 범위 내에서 유지하십시오 |
| 경화 온도에서 불충분한 유지 | 경화 전에 충분히 예열하십시오. 권장 오스테나이트화(경화) 유지 시간을 따르십시오 |
| 너무 느린 담금질 및/또는 담금질 중단 | 중단 없이 균일하게 담금질하십시오. 적절한 냉각을 위해 정지 공기 담금질 이상이 필요한 단면 크기의 경우 공기 경화강에 균일한 팬 송풍을 사용하십시오 |
| 원하는 경도 수준에 비해 너무 높은 온도 범위에서 뜨임 | 권장 뜨임 지침을 따르십시오 |
| 표면 전체에 걸친 경도 불균일 | |
| 표면 탈탄 및/또는 표면 스케일 | 경화 전에 모든 탈탄이 제거되었는지 확인하십시오. 중성 분위기가 제어되는 노에서 풀림 및/또는 경화하거나, 이러한 노를 사용할 수 없는 경우 스테인리스 포일 랩을 사용하십시오. 공기 유입을 막기 위해 모든 노 개구부를 밀봉하십시오. 노를 양호한 상태로 유지하여 적절히 밀봉할 수 있도록 하십시오 |
| 불균일한 담금질 | 대형 단면을 공기 담금질할 때는 균일한 팬 송풍을 사용하여 냉각을 가속화하십시오. 소형 단면 크기는 공기 순환이 방해받지 않는 곳에서 정지 공기 중에서 냉각할 수 있습니다. 액체 담금질제는 교반하고 냉각기를 사용하여 차갑게 유지해야 합니다. 액체 담금질조를 깨끗하게 유지하십시오. 물 담금질제 대신 염수 용액을 사용하십시오 |
| 표면의 탈탄 및 스케일 | |
| 봉재에서 표면 탈탄 제거 실패 | 가능한 경우 탈탄이 없는 강재를 사용하십시오. 열간 압연 상태의 재고에서 권장대로 표면 스케일과 탈탄을 점검하고 제거하십시오 |
| 경화 중 중성 노 분위기에서 가열 및 유지 실패 | 중성 분위기가 제어되는 노, 진공 또는 중성 염욕 노에서 풀림 및/또는 경화하십시오. |
| 변형, 휨, 만곡 또는 비틀림 | |
| 복잡한 설계 형상 | 응력 집중 요소를 최소화하고 날카로운 내부 코너부, 얇은 단면에 인접한 두꺼운 단면, 막힌 구멍, 얇은 벽 단면의 구멍을 피하여 부품을 설계하십시오 |
| 냉간 가공(기계 가공)으로 인한 기계적 응력 방출 | 기계적 응력을 제거하기 위해 경화 전에 응력 제거하십시오 |
| 노 내 부품 고정 및 지지 불충분 | 노에 과적하지 마십시오. 노 내에서 공작물을 적절히 지지하고 가능한 경우 수직으로 매달아 두십시오. 길고 얇은 공작물은 가능한 경우 지지판에 클램프하십시오 |
| 경화 온도로 너무 빠르게 가열하여 발생하는 열충격 | 경화 전에 충분히 예열하십시오. 경화 온도로 가열하고 균일하게 유지하십시오 |
| 경화 온도에서 균일하게 가열 및 유지 실패 | 충분히 예열하십시오. 노에 과적하지 마십시오. 경화 온도에서 충분히 유지하십시오 |
| 불균일한 담금질 | 가능한 경우 공기 경화강을 사용하십시오. 균일하게 담금질하십시오 |
| 치수 변화, 수축 또는 팽창 | |
| 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 불완전 및/또는 불균일한 변태 | 철저하고 균일하게 담금질하십시오. 뜨임 작업을 단시간 사이클로 하지 마십시오. 공기 경화강은 이중 및 삼중 뜨임하십시오. 완전한 변태(오스테나이트에서 마르텐사이트)를 위해 영하 및 극저온 담금질을 사용하십시오 |
| 경화 중 균열 | |
| 부정확한 노 제어로 인한 과잉 또는 부족 오스테나이트화 | 노 제어 장치를 점검 및 교정하십시오 |
| 설계 형상이 응력 집중 요소를 생성 | 응력 집중 요소를 포함하는 부품 설계를 단순화하십시오 |
| 심한 기계적 응력 집중 | 열처리 전에 심하게 냉간 가공된 부품의 응력을 제거하십시오 |
| 침탄 및 탈탄 | 중성 분위기가 제어되는 노에서 풀림 및/또는 경화하십시오 |
| 과열 및 과침탄으로 인한 결정립 조대화는 강을 취성화시킵니다. | 경화 전에 충분히 예열하십시오. 과침탄 또는 부족 침탄을 피하십시오. |
| 불균일한 담금질 | 균일하게 담금질하십시오. 가능하면 공기 경화 강을 사용하십시오. |
| 담금질 후 단시간(불충분) 뜨임 | 담금질 후 즉시 뜨임하십시오. 400° F(204° C) 미만의 온도 범위에서 뜨임을 피하십시오. 공기 경화 강은 이중 및 삼중 뜨임하십시오. |
출처: Tool and Die Making Troubleshooter(R. M. Leed), 제8장 문제 해결 목록, Bethlehem Steel 열처리 실무에서 발췌.
표 읽는 방법
이러한 결함의 대부분은 두 가지 습관 중 하나로 거슬러 올라갑니다. 짧은 사이클은 침탄을 건너뛰고 코어를 경화 온도 이하로 남기며, 느슨한 노 제어는 부품이 목표 온도 위나 아래에 머물게 합니다. 예열, 오스테나이트화 침탄, 담금질 및 뜨임의 전체 사이클을 계획한 다음 일정을 유지하십시오. 경화 전에 응력 제거가 필요한 경우 사이클은 풀림 및 불림 차트.
균열은 경고가 가장 적은 결함입니다. 천천히 변태하는 강은 담금질을 통해 응력을 덜 받으므로, 공랭 등급 은 날카로운 모서리나 혼합 단면을 가진 부품에 오일 경화 등급보다 더 안전한 선택입니다. 담금질 균열 페이지 는 메커니즘을 다루며, D2 열처리 실수 목록은 대부분의 원인이 되는 현장 습관을 다룹니다.
표면에서 낮게 측정되는 부품은 경도가 아니라 탄소를 잃은 경우가 일반적입니다. 탈탄은 연삭면에서 수천 분의 일 깊이의 연질 표층으로 나타나며, 표층이 제거된 후에는 표면에서의 줄 시험 또는 로크웰 시험으로는 이를 발견할 수 없습니다. 강재를 탓하기 전에 새로 연삭한 면에서 경도를 확인하고, 경도 시험 방법 파일로 충분하지 않을 때 사용하십시오. 비커스 또는 브리넬 장비에서 읽은 값은 경도 변환 계산기.
치수 변화는 결함이 아닙니다. 모든 공구강은 경화 시 약간 성장하며 D2는 가장 적게 움직이므로, 공차를 유지해야 하는 다이는 열처리 후 마무리 여유를 두고 연삭합니다. 각 계열의 예상 성장은 치수 변화 차트에 있으며, 가공 전에 열간 압연 봉에서 깨끗한 금속에 도달하기 위해 제거할 재고는 가공 여유 차트.
단면 크기는 부품이 완전히 경화되기 위해 얼마나 빨리 담금질되어야 하는지를 결정하며, 단면이 필요로 하는 것보다 빠른 담금질은 아무 이유 없이 응력을 추가합니다. 각 등급이 완전히 경화되는 단면은 경화능 차트에 있습니다. 고온계와 차트가 있는 노는 여전히 부품 자체에 대한 교차 확인이 필요하며, 이것이 가열 색상 차트 의 목적입니다. 담금질 후가 아니라 다이가 사용 중에 나타나는 균열은 종종 EDM 백색층 또는 제거되지 않은 연삭에서 시작되므로, 노뿐만 아니라 마무리 단계도 확인하십시오.
한 등급의 사이클은 D2 열처리 가이드에 있으며, 일치하는 페이지는 A2, O1, S7, H13 그리고 M2.
두 단계로 예열
경화 온도의 노에 바로 들어가는 부품은 경도가 발달하기 전에 열충격이 발생합니다. 먼저 하나 또는 두 개의 예열 단계를 거치고, 표면뿐만 아니라 코어가 온도에 도달할 만큼 충분히 유지하십시오.
사이클을 문서화하고 인증서를 보관하십시오.
오스테나이트화 온도, 침탄, 담금질 매체 및 뜨임 사이클을 포함하는 열처리 기록은 실패한 부품에 대한 논쟁을 해결합니다. 열처리 가이드 는 기록할 가치가 있는 필드를 제시하며, 제분소 인증서 는 노에 들어간 화학 성분을 증명합니다.
원인과 설계를 분리하십시오.
매번 같은 모서리에서 균열이 발생하는 부품은 노 문제가 아니라 설계 문제입니다. 공구 및 다이 고장 전반에 걸쳐 반복되는 설계 결함과 각각의 사례 증거는 공구 및 금형 고장 분석 페이지에 수집되어 있습니다. 응력 집중부, 날카로운 내부 모서리 및 얇은 부분 옆의 두꺼운 부분은 사용 중에 고장 나기 전에 열처리에서 고장 나므로, 등급 선택 은 공구의 형상에서 시작합니다.
담금질 매체 확인
수년 동안 탱크에 있던 오일은 등급이 필요로 하는 것보다 더 천천히 냉각되며, 무거운 단면에 대한 정지 공기 담금질은 불균일하게 냉각됩니다. 액체 담금질제는 교반하고 냉각 상태를 유지하며, 대형 공기 경화 단면에는 팬 송풍을 사용하십시오. 코어에서 낮게 읽히지만 모서리에서 높게 읽히는 부품은 일반적으로 담금질 문제입니다.
관련 참조 페이지
공구강 단조 온도 가이드 · D2 오스테나이트화 온도 · 공구강 고온 경도 차트 · 균열 저항성을 위한 공구강 · D2 공구강 가공 가이드 · D2가 치핑되고 균열되는 이유
출처: Tool and Die Making Troubleshooter (R. M. Leed, Hanser Gardner), 제8장 문제 해결 목록, 이는 Bethlehem Steel의 열처리 데이터 및 브로슈어에서 발췌한 것입니다. 참고 데이터는 비교용입니다. 생산 전에 열처리 업체 및 제강사 데이터 시트와 사이클을 확인하십시오. Aobo Steel은 소둔 상태의 공구강을 공급하며, 경화는 고객의 열처리 공정입니다.