CPM 고속도강 시험 데이터, 템퍼링 저항성, 고온 경도 및 공구 수명
P/M 고속도강은 고온과 절삭 날에서의 성능을 위해 구매되므로, 중요한 수치는 상온 경도 값이 아닙니다. 이 페이지의 네 개 표는 P/M 고속도강 등급을 뒷받침하는 실험실 데이터입니다: 595 및 650 °C에서 재템퍼링 후 경도가 얼마나 유지되는지, 공구가 뜨거울 때 동일 온도에서 경도가 얼마나 남는지, 67.5 HRC에서의 충격 에너지와 굽힘 파단 강도, 그리고 H13 다이강 및 니켈 초합금에 대한 CPM Rex 20 및 CPM Rex M42의 선반 공구 수명입니다. 모든 값은 원문 기사에서 전체 해상도로 읽은 것입니다.
네 가지 시험이 측정하는 것
템퍼링 저항성과 고온 경도는 서로 다른 질문에 답하며 표를 혼동하기 쉽습니다. 템퍼링 저항성은 강을 고온에서 유지하고 냉각한 후 상온에서 측정하므로, 공구가 기계로 돌아갔을 때 어떤 상태인지 알려줍니다. 고온 경도는 시편이 아직 뜨거운 상태에서 측정하므로, 절삭 중 절삭 날에서 어떤 일이 일어나는지 알려줍니다. 충격 에너지와 굽힘 파단 강도는 날이 치핑될지 여부를 알려주고, 선반 시험은 이 모든 것이 공구 수명 분으로 종합했을 때 어떤 결과가 되는지 알려줍니다. 고속도강은 가격에 걸맞으려면 네 가지 모두를 견뎌야 합니다.
모든 표의 기준 조건은 동일합니다. 합금은 1190 °C (2175 °F)에서 오스테나이트화하고 550 °C (1025 °F)에서 2시간씩 3회 템퍼링했으며, 이는 권장 경도 수치가 인용되는 기준 처리입니다. 재템퍼링 열은 그런 다음 강을 595 또는 650 °C에서 유지하고 경도를 다시 측정합니다.
템퍼링 저항성, 고온 노출 후 경도
550 °C 열은 기준이며 세 합금 모두 67.5 HRC에서 시작합니다. 기존 M42와 CPM Rex M42는 동일한 합금이므로, 이들 간의 비교가 이 표의 핵심입니다. 595 °C에서 2시간씩 1회 또는 2회 후, P/M 강은 65.5 및 65 HRC를 유지하는 반면 기존 제품은 65 및 65로, 차이가 작아 동등하다고 할 수 있습니다. 650 °C에서는 둘이 갈라집니다. CPM Rex M42는 55.5 HRC로 끝나는 반면 기존 M42는 55이며, 다르고 더 많이 합금된 등급인 CPM Rex 20은 57 HRC를 유지합니다. 실용적인 해석은 분말 공정 자체가 템퍼링 저항성을 사주지는 않는다는 것입니다. 이는 합금의 기능이며, 텅스텐과 코발트가 더 많이 함유된 등급은 제조 방식과 무관하게 고온에서 더 단단하게 유지됩니다.
표 3. CPM 합금의 템퍼링 저항성, 표시된 노출 후 HRC 경도
| 합금 등급 | +550 °C (1025 °F) 3회/2 h | +595 °C (1100 °F)/2 h | +595 °C (1100 °F)/2 + 2 h | +650 °C (1200 °F)/2 h | +650 °C (1200 °F)/2 + 2 h |
|---|---|---|---|---|---|
| CPM Rex 20 | 67.5 | 66 | 65.5 | 60 | 57 |
| CPM Rex M42 | 67.5 | 65.5 | 65 | 59 | 55.5 |
| 기존 M42 | 67.5 | 65 | 65 | 59 | 55 |
Source, ASM Handbook Vol.1, article P/M Tool Steels, Table 3. The first column is the baseline condition, austenitized at 1190 °C (2175 °F) and tempered at 550 °C (1025 °F) three times for 2 h. The remaining columns are additional tempers applied to that condition.
고온 경도, 고온에서 측정
여기서는 세 가지가 아닌 두 등급이 보고되며, 시편이 뜨거운 상태에서 측정하므로 수치가 위 표보다 낮습니다. 두 합금 모두 상온과 540 °C 사이에서 약 10 HRC를 잃고, 595 °C에서 둘 다 약 56 HRC입니다. 마지막 열은 주목할 만한 확인입니다. 650 °C 노출 후 시편을 상온에서 다시 측정하면 CPM Rex 20은 64 HRC, CPM Rex M42는 63 HRC로 돌아오므로, 고온에서 잃은 경도는 냉각 시 대부분 회복되고 공구가 뜨거운 절삭으로 영구적으로 연화되지 않습니다.
표 4. CPM 합금의 고온 경도, HRC
| 합금 등급 | 시험 전 상온 | 540 °C (1000 °F)에서 | 595 °C (1100 °F)에서 | 650 °C (1200 °F)에서 | 시험 후 상온 |
|---|---|---|---|---|---|
| CPM Rex 20 | 67.5 | 58.0 | 56.0 | 47.5 | 64.0 |
| CPM Rex M42 | 67.0 | 58.5 | 56.0 | 48.0 | 63.0 |
출처, ASM Handbook Vol.1, P/M Tool Steels 논문, Table 4. Table 3과 동일한 기준 열처리.
충격 에너지 및 굽힘 파단 강도
이 표는 경도를 67.5 HRC로 일정하게 유지하여 비교가 두 가지 다른 템퍼링이 아닌 재료 간의 비교가 되도록 했으며, 기사에서 가장 명확한 단일 결과입니다. CPM Rex 20과 CPM Rex M42는 둘 다 샤르피 C-노치 충격 에너지 16 J을 흡수하고 굽힘 파단 시험에서 둘 다 4006 MPa (581 ksi)에 도달합니다. 동일 경도의 기존 M42는 7 J 및 2565 MPa (372 ksi)를 흡수합니다. 동일 합금에서 동일 경도로 충격 에너지는 두 배 이상, 굽힘 강도는 약 1.6배 높으며, CPM Rex M42와 기존 M42의 유일한 차이는 강이 생산된 방식입니다. 이것이 절삭 공구에서 분말 공정이 바꾸는 것을 가장 명확하게 보여주는 진술입니다.
표 5. 두 CPM 합금과 한 기존 합금의 샤르피 C-노치 충격 및 굽힘 파단 강도
| 합금 등급 | 오스테나이트화, °C | 오스테나이트화, °F | 경도, HRC | 샤르피 C-노치, J | 샤르피 C-노치, ft·lbf | 굽힘 파단 강도, MPa | 굽힘 파단 강도, ksi |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CPM Rex 20 | 1190 | 2175 | 67.5 | 16 | 12 | 4006 | 581 |
| CPM Rex M42 | 1190 | 2175 | 67.5 | 16 | 12 | 4006 | 581 |
| 기존 M42 | 1190 | 2175 | 67.5 | 7 | 5 | 2565 | 372 |
Source, ASM Handbook Vol.1, article P/M Tool Steels, Table 5. (a) 4 min soak in a salt bath and oil quenched, then tempered at 550 °C (1025 °F) three times for 2 h.
H13 및 니켈 초합금에서의 선반 공구 수명
마지막 표는 위의 모든 것을 분으로 환산합니다. 두 CPM 등급을 단일 포인트 선삭 공구로 0.38 mm (0.015 in.)의 플랭크 마모가 발생할 때까지 33 HRC의 H13 다이강 및 니켈 기반 초합금인 P/M René 95에 대해 실행했습니다. CPM Rex M42는 H13에서 단속 절삭 시 8분, 연속 절삭 시 16분 지속되었고, CPM Rex 20은 8.5분 및 14분 지속되었습니다. 초합금에 대해서는 연속 절삭이 0.20 m/s (40 sfm) 대신 0.06 m/s (12 sfm)로 실행되었고 공구 수명은 급격히 증가하여 CPM Rex 20은 31분, CPM Rex M42는 27분이었습니다. 세 열을 아래의 시험 조건과 함께 읽으십시오. 속도가 동일하지 않으며 수치는 열 내에서만 비교됩니다.
표 6. CPM 합금의 선반 공구 시험 결과, 0.38 mm (0.015 in.) 플랭크 마모까지의 공구 수명(분)
| 합금 등급 | 오스테나이트화, °C | 오스테나이트화, °F | 경도, HRC | H13에서의 단속 절삭, 분 | H13 연속 절삭, 분 | P/M René 95 연속 절삭, 분 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CPM Rex 20 | 1190 | 2175 | 67.5 | 8.5 | 14 | 31 |
| CPM Rex M42 | 1190 | 2175 | 67 | 8 | 16 | 27 |
출처, ASM Handbook Vol.1, P/M Tool Steels 논문, Table 6.
Table 6의 시험 조건
| 시험 조건 | H13 간헐 절삭 | H13 연속 절삭 | P/M René 95 연속 절삭 |
|---|---|---|---|
| 속도, m/s (sfm) | 0.20 (40) | 0.20 (40) | 0.06 (12) |
| 이송, mm/rev (in./rev) | 0.10 (0.004) | 0.14 (0.0055) | 0.18 (0.007) |
| 절삭 깊이, mm (in.) | 1.57 (0.062) | 1.57 (0.062) | 1.57 (0.062) |
| 냉각수 | 없음 | 없음 | 없음 |
출처, ASM Handbook Vol.1, P/M Tool Steels 논문, Table 6 시험 조건 블록.
네 개의 표가 함께 말하는 것
페이지 전체의 패턴은 일관되며 구매 결정을 위해 명확히 밝힐 가치가 있다. 분말 야금 경로는 주어진 경도에서 인성과 날끝 안전성을 확보하는데, 이는 Table 5가 보여주는 것이고 Table 6이 분 단위로 측정하는 것이며, 그 자체로 고온 경도나 템퍼링 저항성을 확보하지는 않는데 이는 성분계에 의해 결정된다. 기존 M42나 T15에서 날끝이 파손되거나 이빨이 치핑되는 현장이라면 동일 명칭의 P/M 강종으로 실질적인 개선을 얻을 수 있다. 절삭 온도에서 공구가 연화되는 것이 문제인 현장이라면 이미 보유한 강종의 P/M 버전이 아니라 더 높게 합금된 강종이 필요하며, 코발트가 그 수치를 움직이는 원소이다.
다음으로 볼 곳
CPM, ASP 및 HAP 강종의 조성은 P/M 공구강 조성 차트에 있으며, 동일 계열의 탄화물 크기, 내마모성 및 연삭성 데이터는 P/M 공구강 특성 페이지에 있다. 기존 공구강 계열의 고온 경도는 공구강 고온 경도 차트에 정리되어 있으며, 해당 강종의 최적 템퍼링 상태에서의 충격 에너지는 공구강 충격 인성 차트에 있다. Aobo Steel은 기존 고속도강을 단조 및 열간 압연 봉재로 공급하며 도면에 따라 P/M 경로를 견적할 수 있다.
출처: ASM Handbook, Vol 1, Properties and Selection: Irons, Steels and High-Performance Alloys.