M2 공구강의 잔류 오스테나이트와 이를 줄이는 방법
M2 고속도강이 담금질 후 오스테나이트를 얼마나 유지하는지, 그리고 965 °F (518 °C)에서 1회, 2회, 3회, 4회 각 2시간 템퍼링이 각각 얼마나 남기는지를 공구 및 금형 제작 핸드북에서 정리했다. 공개된 실무 관행의 참고 요약이며 Aobo Steel의 규격이 아니다.
잔류 오스테나이트가 공구에서 문제를 일으키는 이유
Hardening does not finish the job. The quench turns most of the austenite into martensite and the rest stays as austenite, because the cooling stopped the transformation before it was complete. How much is left depends on the austenitising temperature, the alloy content and the cooling rate, and M2 is heavily alloyed, so it starts high. The figure in the table below is 24 percent after the quench.
남은 오스테나이트는 주변 마르텐사이트보다 연하다. 이를 여전히 함유한 표면은 연마 압력 아래에서 소성 변형되며, 이것이 먼저 오렌지 필로 나타나고 다음으로 피트로 나타나며, 완전한 마르텐사이트 표면보다 더 쉽게 떨어져 나간다. 두 번째 문제는 시기이다. 부품에 남은 오스테나이트는 연삭 열이나 사용 중에 나중에 변태할 수 있으며, 그 변태가 강을 팽창시키기 때문에 치수에 맞게 마감된 금형은 연삭기에서 나온 후에도 변형될 수 있다.
각 템퍼링이 수치를 어떻게 바꾸는가
각 템퍼링 단계 후 남은 잔류 오스테나이트
| 담금질 후 상태 | 잔류 오스테나이트, % |
|---|---|
| 담금질 직후 | 24.0 |
| 1회 2시간 템퍼링 | 16.1 |
| 2회 템퍼링, 2 + 2시간 | 4.7 |
| 3회 템퍼링, 2 + 2 + 2시간 | 2.7 |
| 4회 템퍼링, 2 + 2 + 2 + 2시간 | 1.7 |
출처: Tool and Die Making Troubleshooter (Richard M. Leed) 인쇄 64페이지의 표 4-7, M2 고속도강 템퍼링이 오스테나이트 잔류에 미치는 영향, 참조한 사본의 PDF 81페이지. 이 책은 Teledyne Vasco, 1968을 인용한다.
표의 모든 템퍼링은 965 °F (518 °C)에서 2시간 동안 실시되었으며, 오스테나이트는 각 단계 후 측정되었다. 수치는 한 제철소의 M2 시험에서 나온 것이므로, 특정 히트가 어떻게 되는지가 아니라 반복 템퍼링이 무엇을 하는지를 보여준다. 급랭 후 시작 수치는 오스테나이트화 온도와 작업장에서 사용한 유지 시간에 달려 있다.
열처리에 대한 수치의 의미
965 °F (518 °C)에서의 첫 템퍼링은 급랭이 남긴 것의 3분의 1을 제거한다. 두 번째 2시간 템퍼링은 수치를 5퍼센트 미만으로 낮추며, 이것이 2회 템퍼링이 선호의 문제가 아니라 공랭 경화 및 고속도 등급에서 표준 관행인 이유이다. 세 번째와 네 번째 템퍼링도 계속 효과가 있지만, 각각 이전보다 적게 회복하며, 네 번째에서는 수치가 2퍼센트 미만이 된다.
여기서 두 가지가 따른다. 측정된 경도가 이미 적절해 보여도 M2에서는 1회 템퍼링이 부족한데, 경도는 마르텐사이트에서 나오며 부품에 여전히 남아 있는 오스테나이트에 대해서는 아무것도 말하지 않기 때문이다. 템퍼링 온도도 횟수만큼 중요하다. 이 표는 M2의 2차 경화 범위에 있는 965 °F (518 °C)로 온도를 유지하며, 같은 횟수의 템퍼링을 더 낮은 온도에서 실시하면 더 많은 오스테나이트가 남는다.
다른 방법, 서브제로 처리
실온 이하로 냉각하면 급랭이 중단시킨 변태가 계속되므로, 담금질 후 템퍼링 전에 실시하는 서브제로 단계는 이후 템퍼링이 작용할 수치를 낮춘다. 이는 단면이 두꺼운 경우, 연삭을 거쳐 치수를 유지해야 하는 경우, 또는 등급의 합금량이 너무 많아 2회 템퍼링만으로는 오스테나이트를 낮추지 못하는 경우에 사용된다. 고탄소 고크롬 및 고속도 등급에서 흔하며, 모든 경우에 템퍼링이 뒤따른다. 처리 자체와 사용되는 온도는 다음 페이지에 있다: 공구강의 극저온 처리.
이것이 영향을 미치는 등급
이 표는 다음에 대한 것이다: M2 고속강, 범용 몰리브덴 고속도 등급. 동일한 거동이 고합금 냉간 금형 등급, D2 공구강 및 기타 공랭 경화 등급, 그리고 다음과 같은 열간 금형 등급에서 템퍼링 관행을 이끈다: H13 공구강, 여기서 2회 템퍼링이 표준이다. 주어진 등급에서 오스테나이트화 온도, 유지 시간, 템퍼링 범위가 어디에 있는지는 공구강 열처리 가이드 가 사이클을 담고 있으며, M2 차트는 다음에 있다: M2 열처리 페이지.
Tool and Die Making Troubleshooter (Richard M. Leed) 인쇄 64페이지의 표 4-7과 인쇄 63~66페이지의 변태, 응력, 잔류 오스테나이트 논의에서 편집. 측정값은 공개된 표에서 재현한 것이며 Aobo Steel의 규격이 아닌 참고 요약이므로, 특정 부품에 대한 열처리 지침이 아니라 M2에서 다중 템퍼링이 달성하는 것에 대한 지표로 취급하라.