H13 | 담금질

H13 담금질 냉각 속도 및 담금질 매체 차트

H13 블록 및 다이캐스팅 금형에서 측정된 냉각 속도와 2~20 bar의 진공로에서 질소, 아르곤 및 헬륨으로 담금질한 경우를 각 담금질 매체의 평균 대류 열전달 계수와 함께 비교한 자료입니다. 공개된 실무 사례를 요약한 참고 자료이며 Aobo Steel의 규격이 아닙니다.

담금질 속도가 H13 금형의 성능을 결정하는 이유

알루미늄 다이캐스팅용 금형은 일반적으로 어닐링 상태에서 최종 치수에 가깝게 가공한 후 진공로에서 열처리합니다. 오스테나이트화는 진공에서 이루어지며, 챔버에 불활성 가스를 주입하여 금형을 냉각하는데, 가스 제트는 부하에 충돌하도록 배치됩니다. 해당 가스의 압력, 속도 및 부피가 함께 H13의 변태 구간을 통과하는 속도를 결정하며, 이 세 가지 변수가 열처리업체가 실제로 조정할 수 있는 변수입니다.

변태 구간을 통과하는 냉각은 금형의 성능을 결정하는 사이클의 부분입니다. 이 보고서의 근거가 된 공개 연구에 따르면 상대적으로 빠른 속도는 샤르피 V 노치 시험으로 측정한 인성을 향상시키고, 전용 열피로 시험의 균열 패턴으로 측정한 열피로 저항성을 향상시킵니다. 냉각이 느린 경우 H13의 변태는 펄라이트를 생성하고 이전 오스테나이트 결정립계에 탄화물을 석출시키며, 금형은 낮은 인성과 짧은 열균열 발생 시간을 가진 상태로 사용에 들어갑니다.

보고서에서 사용된 작업 목표는 1750~550 °F 구간에서 금형 표면의 냉각 속도가 최소 50 °F/분이며, 이는 작업 표면 아래 첫 0.5인치에서 유지되는 값입니다. 같은 보고서의 초록은 목표를 프리미엄 등급 H13 금형에서 작업 표면 아래 0.5인치에서 평균 30 °F/분 이상으로 명시하고 있습니다. 두 수치 모두 보고서에 기재되어 있으며, 더 엄격한 수치는 표면에서의 속도입니다.

담금질 매체 및 냉각 능력

담금질제가 표면에서 열을 얼마나 빠르게 빼낼 수 있는지는 대류 열전달 계수 H로 표현됩니다. 계수가 높을수록 동일한 온도 차이에서 표면에서 열이 더 빠르게 빠져나갑니다. 아래 표는 이 보고서가 냉각 모델에서 사용하는 계수 세트로, 한쪽 끝의 가스 이동이 없는 진공부터 다른 쪽 끝의 희석 폴리머 용액까지입니다.

담금질 절차별 평균 대류 열전달 계수

담금질 절차	평균 대류 열전달 계수, H (Btu/hr-ft²-°F)
100 °F 진공	3.6
100 °F, 2 atm 및 3,400 ft/min의 질소	13.9
100 °F, 2 atm 및 3,400 ft/min의 헬륨	19.2
100 °F 저속 오일	47.1
100 °F 유동층 알루미나	61.7
100 °F 고속 평지씨유/파라핀 오일	104.5
750 °F 염욕	105.9
575 °F 염욕	122.2
100 °F 30% UCON A 용액	159.2
100 °F 10% UCON A 용액	293.3

출처: 다양한 담금질 절차에 대해 결정된 평균 대류 열전달 계수, 표 I, 보고서 인쇄 페이지 2-4 (PDF 페이지 21).

H는 시간당 제곱피트당 화씨도당 Btu입니다. 염욕 항목은 염욕 온도에서 인용되었고 나머지는 100 °F에서입니다. 진공 수치는 복사만을 나타내며, 이는 진공로가 염욕에 근접하려면 가스 압력과 노즐 속도가 필요한 이유입니다. 계수는 매체와 표면을 설명하는 것이지 부품을 설명하는 것이 아니므로, 금형 블록의 냉각 속도로 읽을 수 없습니다. 참고 표일 뿐이며 Aobo Steel의 권장 사항이 아닙니다.

H13 블록 및 금형에서 측정된 냉각 속도

아래 측정값은 상용 진공로에서 담금질한 H13 블록 및 생산 금형을 포함하며, 냉각 속도와 변형 모두에 대한 기준으로 오일 담금질 1회를 포함합니다. 공칭 가스 압력은 작용하는 변수 중 하나일 뿐입니다. 가스 노즐의 크기와 분포, 팬의 출력 및 로의 크기가 모두 결과를 변화시키며, 이 세트에서 가장 빠른 속도는 압력 자체가 아니라 최고 압력에서 운전된 가장 작은 로에서 나왔습니다.

노, 압력 및 매체별 표면 및 심부 냉각 속도

부분	열처리업체	로	담금질 압력	담금질 매체	표면 냉각 속도 (°F/min)	심부 냉각 속도 (°F/min)
블록 #1	Universal HT	Abar-Ipsen	2 bar	질소	39	30
금형 #2	Universal HT	Abar-Ipsen	2 bar	질소	37	26.2
금형 #3	IMP, 런던	Abar-Ipsen	4 bar	아르곤	37.5	28.6
금형 #4	FPM, 시카고	Abar-Ipsen	5 bar	질소	48	36
금형 #5	FPM, 시카고	VFS	7.5 bar	질소	52	40
블록 #2	FPM, 시카고	VFS	10 bar	질소	43	34
블록 #3	FPM, 시카고	VFS	10 bar	질소	42	33
블록 #5	Kowalski HT	Seco-Warwick	20 bar	질소 + 헬륨	126	62
블록 #6	Euclid HT	기름	기름	기름	120	N/A

출처, 담금질 실험 요약, 표 7.1, 보고서 인쇄 페이지 7-36 (PDF 페이지 221).

냉각 속도는 부품 표면과 중심부에서 분당 화씨(°F)로 표시됩니다. 이 작업에 대한 보고서는 H13이 변태하는 구간인 1750~550°F 구간의 평균 냉각 속도를 제시하며, 위 표에는 해당 구간이 반복되지 않습니다. 출처에서는 중심부 값을 얻지 못한 경우 N/A로 표기하며, 오일 담금질은 냉각 속도와 변형 모두에 대한 기준선으로 수행되었습니다. 마지막 행은 출처에서 노 열에 Oil, 압력 열에 oil, 담금질 매체 열에 Oil로 인쇄되어 있으며, 이 세 항목은 인쇄된 그대로 여기에 재현되었습니다. 참고용 표일 뿐이며, Aobo Steel의 권장 사항이 아닙니다.

두 표를 함께 읽기

A coefficient and a cooling rate are not the same measurement. The coefficient belongs to the medium and to the surface. The cooling rate also depends on the section, because in a small part the convection at the surface is what limits the cycle, while in a thick die block the thermal conductivity of the steel becomes the limit and additional gas pressure then buys much less at the core than it does at the surface. That asymmetry is visible in the second table, where the 2 bar and 20 bar runs read 39 and 126 °F per minute at the surface and 30 and 62 °F per minute at the core.

50 °F/분의 표면 속도와 비교하면, 2 bar의 두 실행과 4 bar 아르곤 실행은 표면에서 그 아래에 위치하고, 5 bar 이상의 실행은 그 위에 위치합니다. 전체 세트의 심부 속도는 분당 26.2~62 °F입니다. 보고서 자체의 해석은 가스 압력만으로는 문제가 해결되지 않으며, 동일한 공칭 압력으로 운전되는 두 로는 동등한 비교가 아니라는 것입니다. 따라서 계획보다 느리게 나오는 담금질은 대개 압력 설정만이 아니라 로와 그 가스 회로에서 원인을 찾습니다.

H13 담금질 냉각 속도 및 담금질 매체 차트, 인쇄용 PDF 이 페이지의 두 표, 즉 담금질 매체 계수와 H13 블록 및 다이의 측정된 표면 및 심부 냉각 속도를 당사 연락처 정보와 함께 하나의 PDF로 제공합니다.

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