경화 후 공구강의 미세조직 구성상
경화된 공구강은 단일 조직이 아닙니다. 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트, 미용해 탄화물이 함께 존재하며, 각각의 분율이 부품이 도달하는 경도, 유지하는 인성, 그리고 처리 중 변형량을 결정합니다. 이 페이지는 권장 오스테나이트화 온도에서 담금질한 네 가지 공구강의 측정된 부피 백분율을 제시합니다.
세 가지 구성상
마르텐사이트는 경질 구성상으로 담금질 직후 경도를 제공합니다. 이는 담금질 중에 형성되며, 오스테나이트화 온도에서 유지된 오스테나이트가 탄소 확산 없이 변태할 만큼 빠르게 냉각될 때 생성됩니다.
잔류 오스테나이트는 변태하지 않은 오스테나이트 부분으로 상온에서도 여전히 존재합니다. 마르텐사이트보다 연하며, 나중에 변태할 수 있기 때문에 강이 템퍼링되거나 고온에서 사용될 때 변형을 일으키는 구성상입니다.
미용해 탄화물은 오스테나이트화 중에 고용되지 않은 합금 탄화물입니다. 이들은 해당 강종의 내마모성을 담당하며, 미용해 상태로 남는 부피는 탄화물 형성 합금 원소 함량, 주로 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐에 따라 증가합니다.
세 구성상 간의 균형은 강종의 합금 함량, 오스테나이트화 온도, 담금질에 의해 결정됩니다. 합금 함량이 세 가지 변수 중 가장 큰데, 고용된 합금 원소가 마르텐사이트 시작 온도를 낮추어 상온에서 더 많은 오스테나이트를 미변태 상태로 남기기 때문입니다.
경화 후 부피 백분율
| 강종 | 경화 처리 | 담금질 상태 경도, HRC | 마르텐사이트, vol% | 잔류 오스테나이트, vol% | 미용해 탄화물, vol% |
|---|---|---|---|---|---|
| W1 | 790 °C (1450 °F), 30분; WQ | 67.0 | 88.5 | 9 | 2.5 |
| L3 | 845 °C (1550 °F), 30분; OQ | 66.5 | 90 | 7 | 3.0 |
| M2 | 1225 °C (2235 °F), 6분; OQ | 64 | 71.5 | 20 | 8.5 |
| D2 | 1040 °C (1900 °F), 30분; AC | 62 | 45 | 40 | 15 |
권장 오스테나이트화 온도에서 경화 후 W1, L3, M2, D2 공구강의 미세조직 구성상. WQ, 수냉; OQ, 유냉; AC, 공랭. 출처: ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating 중 Size Distortion in Tool Steels의 Table 1.
네 가지 공구강의 경화 조직, 인쇄 가능한 PDF
W1, L3, M2, D2의 세 가지 부피 백분율과 각 수치가 적용되는 경화 처리를 당사 연락처와 함께 하나의 PDF로 제공합니다.
수치가 말하는 것
W1은 일반 탄소 수냉 경화 강종으로, 담금질 후 거의 마르텐사이트만으로 구성됩니다. 67.0 HRC에서 마르텐사이트 88.5 vol%, 잔류 오스테나이트 9 vol%, 미용해 탄화물 2.5 vol%로 측정되었습니다. L3는 66.5 HRC에서 마르텐사이트 90 vol%, 잔류 오스테나이트 7 vol%로 유사하게 거동합니다.
M2와 D2는 반대 방향으로 움직입니다. 이들의 합금 함량이 마르텐사이트 시작 온도를 낮추어 훨씬 많은 오스테나이트가 담금질 후에도 잔존합니다. 측정된 잔류 오스테나이트는 M2에서 20 vol%, D2에서 40 vol%입니다. 동일한 합금화로 M2에서는 탄화물 8.5 vol%, D2에서는 15 vol%가 미용해 상태로 남습니다. 두 강종 모두 W1의 담금질 직후 경도에 도달하지 못하며, 잔류 오스테나이트가 그 원인입니다.
두 수치 모두 함께 필요합니다. 탄화물 부피는 D2 공구강 연마 작업에서 날을 유지하게 하는 요소이며, 오스테나이트 부피는 동일 강종이 사용 전에 템퍼링되고, 많은 작업에서 두 번 템퍼링되는 큰 이유입니다.
잔류 오스테나이트 처리 방법
템퍼링이 일반적인 해법입니다. 템퍼링 온도가 120~260 °C (250~500 °F) 범위로 상승함에 따라 잔류 오스테나이트의 일부가 베이나이트로 변태하며, 이 변태에는 부피 팽창이 동반됩니다. 고합금 강종에서는 전부 변태하지 않아 1회 템퍼링 후에도 일부 오스테나이트가 조직에 남습니다. 약 540~595 °C (1000~1100 °F) 이상에서는 템퍼링 중 형성된 시멘타이트가 합금 탄화물로 재고용되어 추가 부피 팽창을 일으킵니다.
이 두 가지 효과 때문에 고합금 강종에서는 템퍼링 순서를 추측이 아닌 계획으로 정합니다. 네 강종이 출발하는 조직은 강종별로 다음 페이지에 설명되어 있습니다: 공구강 미세조직 페이지, 잔류 오스테나이트를 줄이는 방법은 다음에 정리되어 있습니다: 잔류 오스테나이트 페이지, 변태가 일으키는 변형은 다음에 수집되어 있습니다: 부피 변화 페이지. 템퍼링 중이 아니라 템퍼링 전에 오스테나이트를 제거해야 하는 경우, 그 처리는 다음에 설명되어 있습니다: 심냉 처리 페이지. 표에 있는 고속도 강종인 M2 공구강은 잔류 오스테나이트가 가장 자주 언급되는 강종입니다.
이 값들을 사용하기 전에
이 페이지는 공개된 실무에 대한 참고 요약이며 Aobo Steel의 규격이 아닙니다. 부피 백분율은 명시된 네 강종에 대해 주어진 경화 처리에서의 공개 수치이며, 다른 로, 담금질 매체 또는 오스테나이트화 온도에서는 정확히 재현되지 않습니다. 공구가 받는 처리는 열처리 업체의 책임입니다.
출처: ASM Handbook, Volume 4, Heat Treating, ASM International, 1991.