KR101386030B1 - Mold surface caburizing method - Google Patents

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Abstract

금형의 표면 침탄 열처리방법이 제공된다.
본 발명은,
SKD 61 금형 소재를 1차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 1차 침탄열처리한 후 1차 냉각하는 공정; 상기 냉각된 소재를 2차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 2차 침탄열처리한 후 2차 냉각하는 공정; 상기 냉각된 소재를 가열하여 1000~1050℃의 온도 범위에서 조직 균질화처리한 후 100~80℃의 온도 범위로 소입하는 공정; 및 상기 소입된 소재를 Sub Zero하고, 이어 180~240℃의 온도 범위에서 2회 Tempering 하는 공정;을 포함하여 구성된다.
A method for surface carburizing heat treatment of a mold is provided.
According to the present invention,
Primary preheating the SKD 61 mold material, followed by primary carburizing heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C, followed by primary cooling; Second preheating of the cooled material, followed by secondary carburization heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C, followed by secondary cooling; Heating the cooled material to homogenize the tissue in a temperature range of 1000 to 1050 ° C., and then quenching the material to a temperature range of 100 to 80 ° C .; Sub Zero the quenched material, and then tempering twice in a temperature range of 180 ~ 240 ℃; is configured to include.

Description

금형의 표면 침탄 열처리방법{Mold surface caburizing method} Surface carburizing method of mold {Mold surface caburizing method}

본 발명은 금형의 표면 침탄 열처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 침탄처리공정, 소입공정 및 후열처리공정등을 적절히 제어함으로써 표면경도 뿐만아니라 내마모성을 획기적으로 개선할 수 있는 금형의 표면 침탄 열처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for surface carburizing heat treatment of a mold, and more particularly, to surface carburizing heat treatment of a mold that can dramatically improve not only the surface hardness but also the wear resistance by appropriately controlling the carburizing process, the hardening process, and the post-heat treatment process. It is about a method.

금형의 제작에 있어 소재로 SKD61(열간가공) 및 SKD11(냉간가공) 등의 사용되고 있으며, 이들은 진공열처리 후 질화 열처리를 추가하여 가공되어 왔다. 종래 단조분야에서 금형의 수명 및 작업성 향상을 위해 금형을 열처리하는 방법이 사용되어 왔으며, 이러한 열처리방법으로는 크게 열간단조와 냉간단조로 나눌 수 있다. 특히 냉간 단조에서는 금형의 표면에 각종 코팅처리하는 방법들이 시행되어 각 분야에서 폭넓게 적용되고 있다. 그러나 작업 온도적인 측면에서 그 조건이 냉간단조에 비해서 악조건인 온간 및 열간단조(약 850℃∼1200℃)에서는 작업온도가 고온인 관계로, 사용되는 금형과 그 부품인 소재의 열처리 정도에 따라 금형의 수명이 좌우되고 가공된 제품의 품질이 결정된다. 지금까지 개발된 열처리방법으로는 많은 문제점들이 야기되었고 각종 코팅방법 또한 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 큰 효과를 거두고 있지 못한 실정이었다.In the production of molds, SKD61 (hot working) and SKD11 (cold working) are used as materials, and these have been processed by adding nitriding heat treatment after vacuum heat treatment. Conventionally, in the forging field, a method of heat treating a mold has been used to improve the life and workability of the mold, and the heat treatment method may be classified into hot forging and cold forging. In particular, in cold forging, various coating methods have been applied to the surface of a mold, and are widely applied in various fields. However, in terms of working temperature, in the case of warm and hot forging (approximately 850 ℃ ~ 1200 ℃), which is worse than cold forging, the working temperature is high. The lifetime of the product depends on the quality of the processed product. Many problems have been caused by the heat treatment methods developed so far, and various coating methods have not only been expensive but have not had a great effect.

즉, 현재까지의 온간 및 열간단조와 다이캐스팅에 적용되고 있는 금형소재의 열처리방법으로는 염욕처리방식과 전기로 처리방식, 진공로 처리방식 등이 사용되고 있으며, 여기서 염욕처리방식은 열처리할 금형소재를 목표온도인 약 1000℃∼1050℃로 가열하여 오스테나이트화 시켜서 적당한 시간을 유지하고 나서 약 500℃ 부근에서 중성염 욕조에 담금질작업(퀸칭작업)을 실시한 후 공냉하여 경화시킨 다음, 다시 약 500℃∼600℃로 가열하여서 템퍼링 작업을 2회 이상 실시하여 열처리를 완료한다. 그리고 전기로 열처리방식은 히터가 내장된 용기 내에 금형을 셋팅하고 목표온도로 가열하여 유지시키는데, 이때 로내 분위기를 제품의 산화방지를 위해 질소 가스를 투입시킨다. 이와 같이 열처리된 금형을 공냉 또는 유냉시켜서 담금질 작업을 하고, 다시 약 500℃∼600℃로 가열하여서 템퍼링 작업을 2회 이상 실시하여 열처리를 완료한다. 또한 진공로 열처리 방식은 진공이 유지될 수 있는 용기 내에 열처리할 금형을 셋팅하고 적당한 진공도(10∼10torr)를 유지하도록 진공펌프를 가동한 후, 전원을 탄소히터로 투입하면 저항에 의한 발열로 금형이 목표온도까지 가열된다. 이와 같은 상태로 적당한 시간을 유지시키고 난후, 로내로 가압된(2∼4bar)질소가스를 투입하여 냉각시킴으로서 담금질작업을 완료하고, 다시 약 500℃∼600℃로 가열하여서 템퍼링 작업을 2회 이상 실시하여 열처리를 완료한다.In other words, as the heat treatment method of the mold material which has been applied to the hot and hot forging and die casting until now, the salt bath treatment method, the electric furnace treatment method, and the vacuum furnace treatment method are used. Austenitic by heating to a target temperature of about 1000 ℃ to 1050 ℃ to maintain a suitable time, and then quenched in a neutral salt bath (quenching) in the vicinity of about 500 ℃, and then cooled by air-cooled, and then about 500 ℃ Heat to ˜600 ° C. to perform tempering at least twice to complete heat treatment. In addition, the electric furnace heat treatment method sets a mold in a container in which a heater is embedded and maintains it by heating to a target temperature. In this case, nitrogen gas is introduced to prevent oxidation of a product in the furnace atmosphere. The heat-treated mold is quenched by air cooling or oil cooling, and then heated to about 500 ° C. to 600 ° C. to perform a tempering operation two or more times to complete the heat treatment. In addition, the vacuum furnace heat treatment method sets a mold to be heat-treated in a container in which a vacuum can be maintained, operates a vacuum pump to maintain an appropriate vacuum degree (10 to 10 torr), and when the power is supplied to a carbon heater, the mold is heated by resistance. It heats up to this target temperature. After maintaining a suitable time in this state, the quenching work is completed by adding and cooling nitrogen gas pressurized (2-4 bar) into the furnace, and again, the tempering work is performed twice or more by heating to about 500 to 600 ° C. To complete the heat treatment.

상기한 열처리방식은 모두 목표온도(담금질온도)까지 가열하는 방식과 로내에서 열이 전달되는 방식이 염욕 및 전기로일 때는 대류나 전도방식이며, 진공로일때는 복사방식을 이용하는 차이와, 냉각방식의 차이에 따라 열처리후의 변형정도나 경도등으로 인한 품질차이는 다소 있을 수 있으나, 기본적으로는 각 열처리 공히 열처리 부품내의 탄소 및 다른 합금원소를 오스테나이트화시킨 후에 담금질(QUENCHING)함으로서 경화시키는 방법에는 별반 다를 바가 없다.All of the above heat treatment methods are heated to the target temperature (quenching temperature), and the method of transferring heat in the furnace is convection or conduction when salt bath and electric furnace, and when using vacuum furnace, the difference between using radiation method and cooling method. Depending on the difference, there may be some differences in quality due to the degree of deformation and hardness after heat treatment.But basically, each heat treatment is different from the method of hardening by quenching after austenizing carbon and other alloy elements in the heat treated parts. There is no difference.

그 실질적인 예로 열간금형의 소재로 널리 사용되는 STD61종(JIS:SKD61)강종을 상기 3가지 열처리방식으로 열처리할 경우, 강 내부의 조직변화는 고용된 탄소(대략 0.35% 전후)가 담금질(QUENCHING)작업에 의해 마르텐사이트(기지조직 )조직과 일부 잔류 오스테나이트로 변화되며 일부탄소는 크롬과 결합하여 크롬-카바이드계 탄화물로 조직내에 존재할 수 있으나 극히 미량이며, 일부 부식액(나이탈 등)으로 부식해서 조직촬영을 하여도 잘 구분되지 않는다.As a practical example, when the STD61 grade (JIS: SKD61) grade, which is widely used as a material of hot die, is heat treated by the above three kinds of heat treatment methods, the internal structure change of the steel is quenched with the dissolved carbon (about 0.35%). It is transformed into martensite (base tissue) structure and some residual austenite by work, and some carbon is combined with chromium and may exist in tissue as chromium-carbide carbide, but it is extremely small, and it is corroded by some corrosive liquid (nital etc.) Tissue photography is not well distinguished.

여기서 중요한 것은 열처리 후 0.35%전후의 탄소가 변태한 마르텐사이트의 경도는 HRc50∼54 정도밖에 되지 않으며, 이는 열간작업시 금형에 접촉되는 피처리물의 온도가 고온(750℃∼1200℃)인 관계로, 냉각수 및 윤활제등을 사용하더라도 템퍼링 효과에 의하여 기존 형성된 마르텐사이트 조직이 분해되어 작업 중 금형의 경도가 저하되어 금형의 마모 및 소착현상이 발생하게 된다. 이는 결국 금형사용업체의 작업성 저하와 제품의 품질문제 등의 발생으로 인해 원가상승의 요인이 되며 나아가서는 경쟁력 저하의 큰 원인이 되기도 한다. 이와 같이 상기 3가지 열처리방법으로는 기본적으로 고온사용금형의 내마모성을 해결할 수 없는 것이 지금까지 실정이었다.It is important here that the hardness of martensite in which carbon is transformed about 0.35% after heat treatment is only about HRc50 to 54. This is because the temperature of the workpiece to be contacted to the mold during hot work is high temperature (750 ℃ to 1200 ℃). Even though cooling water and lubricants are used, the martensite structure formed by the tempering effect is decomposed and the hardness of the mold decreases, causing wear and sintering of the mold. This, in turn, contributes to the cost increase due to the deterioration of workability of mold makers and the quality problems of products, and also a major cause of competitiveness deterioration. As described above, the three heat treatment methods cannot basically solve the wear resistance of the high temperature mold.

한편 또다른 종래기술로서 SKD 11소재의 제품으로 PIT로에서 침탄열처리를 행하는 기술을 들 수 있으나, 이 기술은 제품 표면에 과잉 침탄이나 탈탄이 발생하는 문제점이 있어 열처리완료 후 0.2mm이상 표면 연마를 하고 있는 실정이다. Meanwhile, another conventional technique is a technique of carburizing heat treatment in a PIT furnace as a product of SKD 11 material, but this technique has a problem that excessive carburization or decarburization occurs on the surface of the product, so that surface polishing of 0.2 mm or more after completion of heat treatment is performed. I'm doing it.

더욱이, SKD 11종의 내마모성만으로는 제품의 내구성이 저하되어 초경팁을 제품에 결합하는 방법으로 제품의 내마모성을 보완하고 있는 실정이다. Moreover, only 11 wear resistance of SKD reduces the durability of the product, and the situation is complementing the wear resistance of the product by combining the carbide tips to the product.

그러므로 상술한 종래기술의 한계점을 해결할 수 있는 금형의 표면 열처리방법에 대한 기술개발요구가 계속되어 오고 있는 실정이다. Therefore, the situation that the technical development request for the surface heat treatment method of the mold that can solve the above limitations of the prior art has been continued.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 침탄열처리조건 및 후열처리조건 등을 최적으로 제어함으로써 금형의 경도 및 내마모성을 개선할 수 있는 금형의 표면 침탄 열처리방법을 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for surface carburizing heat treatment of a mold that can improve hardness and wear resistance of a mold by optimally controlling carburizing heat treatment conditions and post-heat treatment conditions. It is done.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

SKD 61 금형 소재를 1차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 1차 침탄열처리한 후 1차 냉각하는 공정;Primary preheating the SKD 61 mold material, followed by primary carburizing heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C, followed by primary cooling;

상기 냉각된 소재를 2차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 2차 침탄열처리한 후 2차 냉각하는 공정; Second preheating of the cooled material, followed by secondary carburization heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C, followed by secondary cooling;

상기 냉각된 소재를 가열하여 1000~1050℃의 온도 범위에서 조직 균질화처리한 후 100~80℃의 온도 범위로 소입하는 공정; 및 Heating the cooled material to homogenize the tissue in a temperature range of 1000 to 1050 ° C., and then quenching the material to a temperature range of 100 to 80 ° C .; And

상기 소입된 소재를 Sub Zero하고, 이어, 50~70℃의 온도에서 예열한 후 180~240℃의 온도 범위에서 2회 Tempering 하는 공정;을 포함하는 금형의 표면 침탄 열처리방법에 관한 것이다.
Sub-zero the quenched material, and then, preheating at a temperature of 50 ~ 70 ℃ and then tempering twice in a temperature range of 180 ~ 240 ℃; relates to a surface carburizing heat treatment method of a mold.

본 발명에서 상기 1차 예열온도는 710~730℃, 그리고 2차 예열온도는 790~810℃ 범위로 관리함이 바람직하다.
In the present invention, the first preheat temperature is 710 ~ 730 ℃, and the second preheat temperature is preferably managed in the range of 790 ~ 810 ℃.

본 발명에서는 상기 2회의 침탄공정을 통하여 금형 소재의 표면 침탄부에 구형의 탄화물을 형성할 수 있다.
In the present invention, a spherical carbide can be formed in the surface carburized portion of the mold material through the two carburizing processes.

상기 침탄 시간의 총 합을 20~24시간으로 관리함이 바람직하다.
It is preferable to manage the total of the carburization time to 20 to 24 hours.

상기 1차 및 2차 냉각시의 냉각온도를 690~710℃ 범위로 관리함이 바람직하다.
It is preferable to manage the cooling temperature at the time of the primary and secondary cooling in the range of 690 ~ 710 ℃.

상기 소입하는 공정은,The step of quenching,

약 2-3분간 Oil 소입하는 공정; 그리고 약 50-70 분간 가스 소입하는 공정을 포함하여 구성될 수 있다.
Oil quenching for about 2-3 minutes; And gas quenching for about 50-70 minutes.

상기 Sub Zero공정과 Tempering 공정 사이에 50~70℃ 온도 범위에서의 예열공정을 포함함이 바람직하다.
It is preferable to include a preheating process in the temperature range of 50 ~ 70 ℃ between the Sub Zero process and the Tempering process.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은 과잉 침탄이나 탈탄이 발생하지 않아 종래기술과 같은 후속하는 공정에서 별도의 연마 공정이 필요하지 않다는 잇점이 있다.The present invention of the above-described configuration has the advantage that no excessive carburization or decarburization occurs and thus no separate polishing process is required in subsequent processes such as the prior art.

또한 침탄열처리 공정을 최적화함으로써 침탄 소재 표면 내부에 구형의 미세 탄화물을 형성하여 HRC 70이라는 높은 표면경도를 가질 수 있다.In addition, by optimizing the carburizing heat treatment process, spherical fine carbides may be formed inside the carburized material to have a high surface hardness of HRC 70.

아울러, 침탄 표면 내부에 미세 탄화물을 형성함으로써 초경에 가까운 내구성을 가질 수 있다는 장점이 있으며, 더불어 생산성 향상 및 원가 절감을 동시에 얻을 수 있는 유용한 공정이다.
In addition, by forming a fine carbide inside the carburized surface has the advantage that it can have a durability close to the cemented carbide, and it is a useful process that can simultaneously obtain productivity and cost reduction.

도 1은 본 발명의 일실시예의 의한 침탄 열처리공정 및 경화공정을 보여주는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 후열처리 공정을 보여주는 그림이다.
도 3은 본 발명의 일실시예 의해 제조된 금형 소재에 대한 표면의 조직 사진 이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예 의해 제조된 금형 소재의 표면에 대한 조직 사진이다.
1 is a view showing a carburizing heat treatment process and a curing process according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a post-heat treatment process according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph of the structure of the surface for the mold material produced by one embodiment of the present invention.
Figure 4 is a tissue photograph of the surface of the mold material prepared by another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

먼저, 본 발명에서는 SKD 61 금형 소재를 1차 예열한다.First, in the present invention, the SKD 61 mold material is preheated first.

SKD 61 금형소재는 열간 금형용강을 지칭하는 것으로 JIS 규격으로 제시되어 있다. 구체적으로, 중량%로, C:0.32~0.42%, Si:0.82~1.20%, Mn:0.5%이하, Cr:1.50~5.50%, Mo:1.00~1.50%, V:0.80~1.20%, 잔여 철 등을 포함하여 조성된 강재 성분을 갖는다. 통상 SKD 61강의 사용 용도는 금형 제작에 많이 사용되는 만큼 가공과 열처리 후 변형이 적을 것이 요구된다.SKD 61 mold material refers to hot die steel and is presented in JIS standard. Specifically, in weight percent, C: 0.32 to 0.42%, Si: 0.82 to 1.20%, Mn: 0.5% or less, Cr: 1.50 to 5.50%, Mo: 1.00 to 1.50%, V: 0.80 to 1.20%, residual iron It has a steel material component including composition. In general, the use of SKD 61 steel is required to be less deformation after processing and heat treatment as it is used in the mold manufacturing.

본 발명에서는 상기 SKD 61 소재를 710~730℃의 온도 범위에서 1차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 1차 침탄한다. 이러한 침탄공정은 통상의 잘 알려진 침탄 열처리로에서 수행되며, 노출된 탄소의 소재 내부로의 확산에 의해 SKD 61 소재의 표면에 침탄이 발생한다. In the present invention, the SKD 61 material is first preheated at a temperature range of 710 to 730 ° C, and then carburized first at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C. This carburization process is performed in a conventional well known carburization heat treatment furnace, and carburization occurs on the surface of the SKD 61 material by diffusion of exposed carbon into the material.

이때, 본 발명에서는 상기 침탄처리온도의 범위를 970~990℃로 관리함이 바람직하다. 이러한 온도범위에서 과잉침탄이 발생하지 않고, 침탄고용한도까지 침탄할 수 있기 때문이다. 그리고 상기 침탄층의 깊이는 약 2mm 내외로 관리함이 바람직하다. At this time, in the present invention, it is preferable to manage the range of the carburization temperature to 970 ~ 990 ℃. This is because excessive carburization does not occur in this temperature range, and the carburization can be carburized to the maximum carburizing limit. And the depth of the carburized layer is preferably managed to about 2mm or so.

그리고 상기 1차 예열온도는 710~730℃ 범위로 관리함이 바람직하다. And the primary preheating temperature is preferably managed in the range of 710 ~ 730 ℃.

상기와 같이 침탄처리된 소재는 후속하여 1차 공냉 냉각처리된다. 이러한 냉각으로 침탄으로 인한 소재 표층부의 탄소함량이 과잉으로 불안정하게 되어 탄소가 결정입내에 석출된다. The carburized material as described above is subsequently subjected to primary air cooling. By this cooling, the carbon content of the surface layer of the material due to carburization becomes excessively unstable, and carbon precipitates in the grains.

이때, 본 발명에서는 상기 냉각온도의 범위를 690~710℃ 범위로 관리함이 바람직하다.
At this time, in the present invention, it is preferable to manage the range of the cooling temperature in the range of 690 ~ 710 ℃.

이어, 본 발명에서는 상기 1차 냉각된 소재를 2차 예열하는데, 이때 예열온도의 범위를 790~810℃ 범위로 관리함이 바람직하다. 이러한 냉각처리로 인하여 상술한 1차 냉각으로 결정입내에 석출된 탄소가 확산에 의해 성장되어 구형을 이루게 된다. Subsequently, in the present invention, the first cooled material is preheated to the second, and at this time, it is preferable to manage the range of the preheating temperature in the range of 790 to 810 ° C. Due to this cooling treatment, the carbon precipitated in the grains by primary cooling described above is grown by diffusion to form a sphere.

계속하여 본 발명에서는 상기 예열된 소재를 970~990℃의 온도 범위에서 2차 침탄열처리한다. 이러한 침탄열처리공정을 통하여 다시 소재의 표면이 침탄처리됨과 동시에 상기 2차 예열처리시 형성된 구형의 석출물로 인하여 확산의 의한 결정입 성장이 억제되어 전체적으로 소재 표면의 결정입은 보다 미세해진다. 즉, 석출물 미세화 작용으로 소재 표면의 결정입이 1차 침탄처리시에 비하여 보다 미세하게 된다. 이후, 상기 2차 침탄처리된 소재는 2차 공냉 냉각처리되는데, 이때의 냉각온도의 범위를 690~710℃ 범위로 관리함이 바람직하다. Subsequently, in the present invention, the preheated material is subjected to secondary carburization heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C. Through the carburizing heat treatment process, the surface of the material is carburized again and at the same time, due to the spherical precipitate formed during the second preheating, grain growth due to diffusion is suppressed, and the grains of the material surface as a whole become finer. That is, the grain refinement of the surface of the material is made finer than the first carburizing treatment due to the finer precipitate action. Thereafter, the second carburized material is subjected to a second air-cooled cooling process, and it is preferable to manage the range of the cooling temperature at a range of 690 to 710 ° C.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 1차 침탄열처리와 2차 침탄열처리공정을 기본으로 하나, 필요에 따라 이러한 침탄열처리공정을 다수회 반복할 수 있다. 이는 침탄층의 두께 등을 고려하여 적정한 횟수로 자유로히 제어할 수 있다.As described above, in the present invention, based on the primary carburizing heat treatment and the secondary carburizing heat treatment, the carburizing heat treatment may be repeated a plurality of times as necessary. This can be freely controlled at an appropriate number of times in consideration of the thickness of the carburized layer.

또한 상기 침탄열처리의 총 체류시간을 20~24시간으로 관리함이 바람직하다.
In addition, the total residence time of the carburizing heat treatment is preferably managed to 20 to 24 hours.

이어, 본 발명에서는 상기 2차 냉각된 소재를 가열하여 1000~1050℃의 온도 범위에서 조직 균질화처리한다. 즉, 이러한 온도범위에서 Austenizing처리함으로써 전체적인 침탄 표면조직을 균질화시키며, 이러한 균질화는 후속하는 공정에서 얻어지는 소재 표면조직의 균질성을 도모하기 위함이다.Subsequently, in the present invention, the second cooled material is heated to homogenize the tissue in a temperature range of 1000 to 1050 ° C. In other words, the entire carburized surface structure is homogenized by Austenizing treatment at such a temperature range, and this homogenization is for achieving homogeneity of the material surface structure obtained in a subsequent process.

이후 본 발명에서는 상기 그 표면이 균질화처리된 소재를 100~80℃의 온도 범위로 소입한다. 이러한 소입공정으로 소재 표면의 침탄층의 미세조직은 마르텐사이트 조직으로 변화하고 일부 잔류 오스테나이트가 존재하게 된다. Since in the present invention, the surface is homogenized material is quenched in a temperature range of 100 ~ 80 ℃. In this quenching process, the microstructure of the carburized layer on the surface of the material changes to martensite structure and some residual austenite is present.

이때, 상기 소입하는 공정은, 약 2-3분간 오일(Oil) 소입하는 공정; 그리고 약 50-70 분간 가스 소입하는 공정을 포함하여 구성될 수 있다.
At this time, the step of quenching, step of quenching (oil) for about 2-3 minutes; And gas quenching for about 50-70 minutes.

이후, 본 발명에서는 상기 소입된 소재를 서브제로(Sub Zero)처리한다. 이러한 Sub zero처리로 소재의 표면 미세조직 중 남아있던 잔류 오스테나이트 조직이 거의 마르텐사이트 조직으로 변화한다. 이러한 Sub zero처리는 잔류 오스테나이트 조직의 잔류로 야기되던 치수 오차를 방지하게 하여 치수 정밀도를 제공할 수 있게 한다.Subsequently, in the present invention, the quenched material is subjected to sub zero. This sub zero treatment transforms the residual austenite structure remaining in the surface microstructure of the material into a martensite structure. This sub zero treatment prevents dimensional errors caused by residual austenite tissue, thereby providing dimensional accuracy.

본 발명에서는 상기 Sub zero 처리온도를 대략 -180℃ 범위로 관리할 수 있다. In the present invention, the sub zero treatment temperature can be managed in the range of approximately -180 ° C.

후속하여 본 발명에서는 상기 Sub zero 처리된 소재를 180~240℃의 온도 범위에서 2회 템퍼링(Tempering)한다. Tempering 이란 통상 소입에 의해 경도가 높아진 강재를 적당한 온도로 재가열했다가 공기 속에서 냉각, 조직을 연화, 안정화시켜 소재의 인성을 부여함과 동시에 내부 응력을 없애는 열처리를 말하며, 이러한 Tempering 처리로 상기 소재의 표면 조직이 템퍼드 마르텐사이트 조직으로 변화하여 소재에 보다 나은 인성을 부여할 수 있다.Subsequently, in the present invention, the sub zero treated material is tempered twice in a temperature range of 180 to 240 ° C. Tempering refers to a heat treatment that reheats steel with high hardness by quenching to an appropriate temperature and cools, softens and stabilizes the structure in the air, thereby giving toughness to the material and at the same time eliminating internal stresses. The surface texture of can be changed to a tempered martensite structure to give the material better toughness.

한편 본 발명에서는 필요에 따라 상기 Sub zero 처리와 Tempering 열처리 사이에 소재를 예열처리하는 공정을 둘 수 있다. 이는 Sub zero 처리된 소재의 급속한 가열로 인해 발생하는 뒤틀림 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, a process of preheating the material may be provided between the sub zero treatment and the tempering heat treatment as necessary. This effectively prevents distortion caused by rapid heating of the Sub Zero treated material.

아울러, 본 발명에서는 상기 Sub zero처리 및 Tempering처리의 총 시간을 13~17시간으로 관리함이 바람직하다.
In addition, in the present invention, it is preferable to manage the total time of the Sub zero treatment and Tempering treatment to 13 to 17 hours.

상술한 바와 같이, 본 발명은 침탄열처리공정 및 후열처리공정을 적절히 제어함으로써 침탄 소재 표면 내부에 구형의 미세 탄화물을 형성하여 HRC 70이라는 높은 표면경도를 가질 수 있을 뿐만 아니라 우수한 표면 인성을 갖는 금형 소재를 제조할 수 있다. As described above, the present invention forms a spherical fine carbide inside the carburized material surface by appropriately controlling the carburizing heat treatment process and the post-heat treatment process, and can not only have a high surface hardness of HRC 70 but also a mold material having excellent surface toughness. Can be prepared.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

(실시예) (Example)

SKD61 강종을 마련한 후, 도 1 및 도 2와 같은 열처리를 수행하였다. 즉, 720℃에서 예열한 후, 980℃에서 침탄열처리로에서 1차 침탄처리하였으며 700℃로 1차 냉각하였다. 그리고 냉각된 소재를 800℃에서 2차 예열한 후 980℃에서 2차 침탄열처리하였으며, 700℃로 2차 냉각하였다. 이후 1030℃로 가열한 후 Austenizing처리하였으며, 계속하여 2분간의 오일냉각 및 60분간의 가스냉각을 거쳐 90℃의 온도로 소입하였다. After preparing the SKD61 steel grade, the heat treatment as shown in Figs. That is, after preheating at 720 ℃, the first carburizing treatment in the carburizing heat treatment furnace at 980 ℃ and primary cooling to 700 ℃. The cooled material was secondly preheated at 800 ° C., and then subjected to secondary carburization heat treatment at 980 ° C., and then secondarily cooled to 700 ° C. After heating to 1030 ℃ and Austenizing treatment, and then quenched at a temperature of 90 ℃ through oil cooling for 2 minutes and gas cooling for 60 minutes.

이렇게 소입처리된 소재를 -180℃에서 Sub zero처리하였으며, Sub zero처리된 소재는 60℃로 예열된 후 200℃에서 2회 Tempering 처리된 후 냉각되었다.The quenched material was sub zero treated at -180 ° C. Sub zero treated material was preheated to 60 ° C and then tempered twice at 200 ° C and then cooled.

상기와 같이 제조되고, 그 표면에 깊이 1mm로 침탄열처리되고 후열처리를 마친 침탄 소재의 표면에 대하여 깊이별 경도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 한편 도 3은 경도(Hv(300g))의 측정에 이용된 소재의 표면조직 사진이다.
The hardness of each depth was measured for the surface of the carburized material manufactured as described above, carburizing heat treated to a depth of 1 mm and finishing the post-heating treatment, and is shown in Table 1 below. On the other hand, Figure 3 is a photograph of the surface texture of the material used for the measurement of hardness (Hv (300g)).

깊이(mm)Depth (mm) 경도Hardness 0.050.05 10131013 0.10.1 10211021 0.30.3 971971 0.50.5 919919 0.70.7 866866 0.90.9 858858 1.11.1 812812 심부Deep 812812

또한 상기와 같이 제조되고, 그 표면에 깊이 2mm로 침탄열처리되고 후열처리를 마친 침탄 소재의 표면에 대하여 깊이별 경도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 한편 도 4는 경도(Hv0.3)의 측정에 이용된 소재의 표면 조직사진이다.
In addition, the hardness of each of the carburized material prepared as described above, carburizing heat treated to a depth of 2mm on the surface and the post-heat treatment was finished, and shown in Table 2 below. On the other hand, Figure 4 is a surface texture picture of the material used for the measurement of hardness (Hv0.3).

침탄깊이(경도)Carburizing Depth 0.10.1 765765 0.30.3 784784 0.50.5 777777 0.70.7 772772 0.90.9 770770 1.11.1 755755 1.31.3 724724 1.51.5 697697 1.71.7 675675 1.91.9 667667 2.12.1 652652 심부Deep 650650

상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 금형 소재의 표면에 경도가 표면쪽으로 갈수록 고경도임을 알 수 있다.
As shown in Table 1 and Table 2, the hardness of the surface of the mold material can be seen that the higher the hardness toward the surface.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다 할 것이다. As described above, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

Claims (8)

SKD 61 금형 소재를 1차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 1차 침탄열처리한 후 1차 냉각하는 공정;
상기 냉각된 소재를 2차 예열하고, 이어, 970~990℃의 온도 범위에서 2차 침탄열처리한 후 2차 냉각하는 공정;
상기 냉각된 소재를 가열하여 1000~1050℃의 온도 범위에서 조직 균질화처리한 후 100~80℃의 온도 범위로 소입하는 공정; 및
상기 소입된 소재를 서브제로처리하고, 이어 180~240℃의 온도 범위에서 2회 템퍼링하는 공정을 포함하고,
상기 1차 예열온도는 710~730℃, 그리고 2차 예열온도는 790~810℃ 범위로 함을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법.
Primary preheating the SKD 61 mold material, followed by primary carburizing heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C, followed by primary cooling;
Second preheating of the cooled material, followed by secondary carburization heat treatment at a temperature range of 970 ° C to 990 ° C, followed by secondary cooling;
Heating the cooled material to homogenize the tissue in a temperature range of 1000 to 1050 ° C., and then quenching the material to a temperature range of 100 to 80 ° C .; And
Sub-treating the quenched material, and then tempering twice in a temperature range of 180 to 240 ° C.,
The first preheating temperature is 710 ~ 730 ℃, and the second preheating temperature is a surface carburizing heat treatment method characterized in that the range of 790 ~ 810 ℃.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 2회의 침탄공정을 통하여 금형 소재의 표면 침탄부에 구형의 탄화물을 형성하는 것을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법.The method of claim 1, wherein a spherical carbide is formed on the surface carburized portion of the mold material through the two carburizing steps. 제 1항에 있어서, 상기 침탄열처리 시간의 총 합은 20~24시간인 것을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법.The method of claim 1, wherein the total of the carburization heat treatment time is 20 to 24 hours. 제 1항에 있어서, 상기 1차 및 2차 냉각시의 냉각온도를 690~710℃ 범위로 함을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법. The method of claim 1, wherein the cooling temperature during the first and second cooling ranges from 690 to 710 ° C. 제 1항에 있어서, 상기 소입하는 공정은, 2-3분간 오일 소입하는 공정; 그리고 50-70 분간 가스 소입하는 공정을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법. According to claim 1, wherein the step of quenching, the step of oil quenching 2-3 minutes; And a step of gas quenching for 50 to 70 minutes. 제 1항에 있어서, 상기 서브제로처리와 템퍼링공정 사이에 50~70℃ 온도 범위에서의 예열공정을 포함함을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법.The method of claim 1, further comprising a preheating step in a temperature range of 50 to 70 ° C between the subzero treatment and the tempering step. 제 1항에 있어서, 상기 서브제로처리 및 템퍼링처리의 총 시간을 13~17시간으로 함을 특징으로 하는 금형의 표면 침탄 열처리방법.The method of claim 1, wherein the total time of the subzero treatment and the tempering treatment is 13 to 17 hours.
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