내마모성을 위한 공구강 보라이딩

공정의 기능

완성된 부품 주위의 고체, 액체, 기체 또는 플라즈마 분위기로부터 붕소 원자가 표면으로 확산되어 단단하고 내수성이 있는 철 붕화물 층을 형성합니다. 강 위에 아무것도 증착되지 않으므로 도금층처럼 박리될 코팅이 없습니다. 발표된 개선 효과는 일반 탄소강이 아닌 공구강에 대한 것입니다. 금속 대 금속 마모 시험에서 보라이딩된 O1 및 O2 공구강의 내마모성이 3배 향상되었고 보라이딩된 A2 공구강은 2배 이상 증가한 것으로 나타났습니다.

공구 및 금형에서 측정된 개선 효과

출처의 두 가지 금형 결과는 마모 수치가 생산에서 무엇을 의미하는지 보여줍니다. 보라이딩된 A2 공구강 금형은 저탄소강 컵을 만드는 딥 드로잉 공정에서 코팅되지 않은 O2 공구강 금형의 두 배 수명을 보였으므로, 이 비교는 처리된 등급과 처리되지 않은 등급 사이의 비교이지 동일한 두 공구 사이의 비교가 아닙니다. 우유 캔의 플랜지를 성형하도록 제작된 H13 롤러는 보라이딩 처리되어 마모되기 전까지 3배 많은 캔을 생산했습니다. 세 가지 결과에 걸친 패턴은 마모 시험대에서의 개선이 작을수록 생산 개선도 작다는 것, 그리고 모재 등급의 인성이 공구가 받는 하중을 견딜 수 있는지를 여전히 결정한다는 것입니다.

공정 범위

보로딩은 600 °C(1100 °F)만큼 낮은 온도에서도 실행할 수 있지만, 일반적인 관행은 800~900 °C(1470~1650 °F)에서 1~6시간 동안 처리하는 것입니다. 형성되는 층은 13~130 µm(0.0005~0.005 in.) 두께입니다. 보로딩된 표면은 광택이 나는 대신 무광인데, 이는 층이 강재로 성장하는 붕화물 침상의 규모에서 미세 거칠기를 갖기 때문입니다.

공정 온도는 보로딩을 사용할 수 있는 범위를 결정하는 제약 조건입니다. 처리가 오스테나이트화 범위에서 실행되므로, 붕소 처리 자체가 오스테나이트화 단계로서 작용하여 부품을 욕조에서 담금질하거나, 보로딩 후 부품을 재오스테나이트화하고 경화해야 합니다. 어느 경로든 부품의 치수가 변하므로, 약 25 µm(0.001 in.)의 공차를 허용할 수 있는 응용 분야로 공정이 제한됩니다. 그보다 더 엄격한 완성 치수를 유지해야 하는 다이는 더 낮은 온도 공정의 후보입니다.

이 수치들이 가정하는 것

마모 및 수명 비교는 서로 다른 기계와 서로 다른 공작물에 대한 별도의 발표된 연구에서 나온 것이므로, 이는 처리가 접착 마모 및 연삭 마모에 효과가 있다는 증거이지 서로 교환 가능한 배수 집합이 아닙니다. 붕화물 층 두께, 사이클의 온도와 시간, 모재 등급, 처리 전 표면 조도 모두가 결과를 좌우하며, 층은 미끄럼에서는 단단하지만 굽힘에서는 취성이 있습니다. 보라이딩이 공정 카드에 들어가기 전에 초도품에서 등급, 사이클 및 공차 누적을 확인하십시오.

출처: ASM Handbook, Volume 5, Surface Engineering, ASM International, 1994.