KR101859541B1 - Nitriding method and high damping steel sheet having nitride layer to increase anti-abrasion and anti-oxidation - Google Patents
Nitriding method and high damping steel sheet having nitride layer to increase anti-abrasion and anti-oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- KR101859541B1 KR101859541B1 KR1020170035127A KR20170035127A KR101859541B1 KR 101859541 B1 KR101859541 B1 KR 101859541B1 KR 1020170035127 A KR1020170035127 A KR 1020170035127A KR 20170035127 A KR20170035127 A KR 20170035127A KR 101859541 B1 KR101859541 B1 KR 101859541B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steel sheet
- thickness
- iron
- vibration
- alloy steel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
- C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
Abstract
Description
본 발명은 방진강판의 내마모성과 내산화성을 향상시키기 위하여, 기 제조된 방진강판에 질화층을 형성시킨 철계 방진강판 및 질화처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an iron-based dustproof steel sheet and a nitriding method in which a nitride layer is formed on a dustproof steel sheet manufactured so as to improve wear resistance and oxidation resistance of the dustproof steel sheet.
본 발명은 건설용 내장재 및 수송기의 부품 등에 필수적인 요소인 내마모성과 내산화성을 갖는 철계 방진합금의 제조 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철계 방진합금에 가스질화 열처리를 실시하여 표면에 질화 화합물을 형성하여 표면경도를 높이고, 내마모성 및 내산화성을 향상시키는 기술에 대한 것이다.The present invention relates to a process for manufacturing an iron-based vibration-damping alloy having wear resistance and oxidation resistance, which is an indispensable element for interior parts for construction and transportation, and more particularly, to a process for producing a nitride- Thereby improving surface hardness and improving abrasion resistance and oxidation resistance.
기존 철계 Fe-17wt.%Mn 방진합금의 경우, 높은 진동감쇠능을 가지는 동시에 고강도와 고연성을 가지고 있기 때문에 예를 들어, 자동차 등 수송기내 진동과 소음이 심한 부품에 적용되어 승차감을 향상시킬 수 있다. The existing iron-based Fe-17wt.% Mn damping alloy has a high vibration damping ability and high strength and high ductility. Therefore, it can be applied to parts with heavy vibration and noise in a car such as automobile, have.
이 철계 방진합금의 진동감쇠능은 ε 마르텐사이트 분율에 큰 영향을 받으며, 이 분율은 Mn 함유량과 열처리 방법에 따라 조절되는 것으로 알려져 있다. The vibration damping ability of this iron-based vibration-damping alloy is strongly influenced by the ε-martensitic fraction, which is known to be controlled by the Mn content and the heat treatment method.
보다 구체적으로, 진동감쇠는 γ/ε상 경계, ε 마르텐사이트 형제정 경계, γ 내의 적층결함 경계, 그리고 ε 내의 적층결함 경계의 이동으로 발현되며, 외부에서 가해진 진동에너지가 경계면의 이동에 의해 열에너지로 방출되는 것이다. More specifically, the vibration damping is expressed by the movement of the γ / ε phase boundary, the ε martensite-type formation boundary, the lamination defect boundary in γ, and the lamination defect boundary in ε, and the vibration energy externally applied is transferred to the thermal energy Lt; / RTI >
이러한 특징을 보이는 철계 방진합금의 경우 건설용 내장재 및 수송기의 부품으로 사용되는데, 이때 부품 간 반복 접촉으로 표면이 변형되거나 대기와의 접촉으로 산화가 발생되는 문제점이 발생되었다.In the case of iron-based vibration-proof alloys showing such characteristics, it is used as a component of construction interior materials and transportation equipment. At this time, the surface is deformed due to repeated contact between parts or oxidation occurs due to contact with the atmosphere.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래 기술들은 방진합금 제조단계에서의 함유물질 또는 함유량의 관점에서 연구개발을 하였다.In order to solve these problems, the prior arts have been researched and developed in terms of the contained material or the content in the vibration proof alloy manufacturing step.
그런데 본 발명은 종래기술과 달리, 이미 제조된 방진합금 강판의 표면처리를 통해, 전술한 문제점을 해결하고자 한다.However, unlike the prior art, the present invention aims to overcome the above-mentioned problems through the surface treatment of the previously manufactured vibration-damping alloy steel sheet.
즉 본 발명의 경우, 우수한 진동감쇠능을 갖는 철계 합금의 표면처리에 관한 기술개발이 필요하다. 따라서, 본 발명에서는 철계 방진합금에 가스질화 열처리를 실시하여 내마모성 및 내산화성이 향상된 방진합금을 제조하고자 한다. 본 발명을 통해 제조된 합금은 기존 산업에 적용된 방진합금의 부품 교체 주기를 연장시킬 수 있을 것이며, 건설용 내외장재 및 수송기의 부품, 가정용 전자제품의 부품으로도 폭넓게 응용될 것으로 기대된다.That is, in the case of the present invention, there is a need to develop a technique for surface treatment of an iron-based alloy having excellent vibration damping ability. Therefore, in the present invention, an iron-based dustproof alloy is subjected to a gas nitriding heat treatment to produce a dustproof alloy having improved wear resistance and oxidation resistance. The alloy produced by the present invention is expected to extend the replacement period of components of vibration damping alloys applied to existing industries, and is expected to be widely applied to parts of construction interior and exterior parts, transportation parts, and household electric appliances.
본 발명에 따른 질화처리방법 및 질화층이 형성된 방진강판은 다음과 같은 해결과제를 가진다.The nitriding treatment method and the anti-vibration steel sheet provided with the nitride layer according to the present invention have the following problems.
첫째, 철계 방진합금의 진동감쇠능을 유지하면서도, 내마모성 및 내산화성을 겸비한 철계 방진합금을 제조하고자 한다.First, an iron-based vibration-damping alloy having abrasion resistance and oxidation resistance is to be produced while maintaining vibration damping ability of the iron-based vibration-damping alloy.
둘째, 이미 제조된 철계 방진합금 강판의 표면처리를 하여 내마모성 및 내산화성을 강화시키고자 한다.Second, it is intended to enhance the wear resistance and oxidation resistance by surface treatment of the iron-based vibration-damping alloy steel sheet that has already been manufactured.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다. The solution of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 기 제조된 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nitriding treatment method for forming a nitrided layer on the surface of an iron-based vibration-damping alloy steel sheet produced beforehand.
본 발명은 기 제조된 두께(Y)를 갖는 철계 방진합금 강판을 반응챔버에 배치하는 (a)단계; 및 철계 방진합금 강판의 양 표면에는 질화층이 소정의 두께(X)를 가지도록 가스질화 열처리가 수행되는 (b)단계를 포함하는 것이 바람직하다.(A) placing an iron-based vibration-damping alloy steel sheet having a thickness (Y) prepared in advance in a reaction chamber; And (b) the gas-nitriding heat treatment is performed on both surfaces of the iron-based anti-vibration alloy steel sheet so that the nitride layer has a predetermined thickness (X).
본 발명은 (b)단계에서 두 질화층의 총 두께(2X)는 철계 방진합금 강판의 두께(Y) 대비 0.5% ~ 1.5%의 두께비율을 가지는 것이 바람직하다.The total thickness (2X) of the two nitride layers in step (b) of the present invention is preferably 0.5 to 1.5% of the thickness (Y) of the iron-based dustproof alloy steel sheet.
본 발명은 (b)단계에서 각 질화층의 두께(X)는 하기 관계식 1의 상한값(X1) 이하 및 하기 관계식 2의 하한값(X2) 이상으로 형성되는것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the thickness X of each nitride layer in the step (b) is not more than the upper limit value X1 of the following
[관계식 1][Relation 1]
[관계식 2][Relation 2]
본 발명에 있어서, (b)단계의 가스질화 열처리는 암모니아(NH3) 혼합 가스분위기에서 수행되는 것이 바람직하다.In the present invention, the gas nitridation heat treatment in step (b) is preferably performed in an ammonia (NH 3 ) mixed gas atmosphere.
본 발명에 있어서, (b)단계의 가스질화 열처리는 500~550℃에서 수행되는 것이 바람직하다.In the present invention, the gas nitridation heat treatment in step (b) is preferably performed at 500 to 550 ° C.
본 발명에 있어서, (b)단계의 가스질화 열처리는 1~10 시간동안 수행되는 것이 바람직하다.In the present invention, the gas nitridation heat treatment in step (b) is preferably performed for 1 to 10 hours.
본 발명은 기 제조된 철계 방진합금 강판에 질화층 표면처리가 추가된 강판으로서, 기 제조된 두께(Y)를 갖는 철계 방진합금 강판의 양 표면에는 질화처리로 형성된 각 질화층이 소정의 두께로 구비되며, 두 질화층의 총 두께(2X)는 철계 방진합금 강판의 두께(Y) 대비 0.5% ~ 1.5%의 두께비율을 가지는 것이 바람직하다.The present invention is a steel sheet to which a nitrided layer surface treatment is added to a previously prepared iron-based vibration-damping alloy steel sheet, wherein each of the nitrided layers formed by the nitriding treatment has a predetermined thickness And the total thickness (2X) of the two nitride layers preferably has a thickness ratio of 0.5% to 1.5% of the thickness (Y) of the iron-based anti-vibration alloy steel sheet.
본 발명에 있어서, 각 질화층의 두께(X)는 하기 관계식 1의 상한값(X1) 이하 및 하기 관계식 2의 하한값(X2) 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the thickness X of each nitride layer is formed to be not more than the upper limit value X1 of the following
[관계식 1][Relation 1]
[관계식 2][Relation 2]
본 발명에 따른 질화처리방법 및 질화층이 형성된 방진강판은 다음과 같은 효과를 가진다.The nitriding treatment method according to the present invention and the anti-vibration steel sheet on which the nitride layer is formed have the following effects.
첫째, 이미 제조된 철계 방진합금 강판에 가스질화 열처리를 통해 질화층을 형성시킴으로써, 내마모성 및 내산화성이 향상되는 효과가 있다.First, the nitrided layer is formed by the gas nitriding heat treatment on the iron-based vibration-damping alloy steel sheet that has already been produced, thereby improving wear resistance and oxidation resistance.
둘째, 모재인 철계 방진합금 강판의 두께와 표면처리를 통해 형성되는 질화층의 두께의 상호 상관관계를 도출시킴으로써, 내마모성과 내산화성을 향상시키는 질화층의 두께로 용이하게 생산하는 효과가 있다.Secondly, by deriving the cross-correlation between the thickness of the iron-based anti-vibration steel sheet as the base material and the thickness of the nitride layer formed through the surface treatment, it is possible to easily produce the thickness of the nitride layer for improving wear resistance and oxidation resistance.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 모재(방진합금강판)과 각 질화층의 두께비율을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 520oC에서 10 시간 동안 소둔(annealing) 처리된 시편의 광학현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 520oC에서 10 시간 동안 가스질화 열처리된 시편의 광학현미경 사진이다.
도 4는 가스 질화처리된 방진합금의 표면에서부터 깊이에 따른 질소 농도 변화와 비커스 경도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 가스 질화처리된 방진합금의 질화층 두께비율에 따른 진동감쇠능을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5에서 소둔재와 1.5 % 질화층 소둔재를 별도로 표시한 그래프이다. 1 is a conceptual diagram for explaining the thickness ratio of the base material (vibration-proof alloy steel sheet) according to the present invention and the respective nitride layers.
2 is an optical microscope image of a specimen annealed at 520 < 0 > C for 10 hours.
3 is an optical microscope photograph of a specimen subjected to a gas nitriding heat treatment at 520 ° C for 10 hours according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing changes in nitrogen concentration and Vickers hardness along the depth from the surface of the gas-nitrided anti-vibration alloy.
5 is a graph showing the vibration damping ability according to the nitride layer thickness ratio of the gas-nitrided anti-vibration alloy.
FIG. 6 is a graph separately showing the annealed material and the 1.5% nitrided layer annealed material in FIG.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / It does not exclude the existence or addition of a group.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하에서는 본 발명의 기술특징을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, technical features of the present invention will be described in detail.
본 발명은 기 제조된 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법으로서, 기 제조된 두께(Y)를 갖는 철계 방진합금 강판을 반응챔버에 배치하는 (a)단계; 및 상기 철계 방진합금 강판의 양 표면에는 질화층이 소정의 두께(X)를 가지도록 가스질화 열처리가 수행되는 (b)단계를 포함하는 것이 바람직하다(도 1 참조).The present invention relates to a nitriding treatment method for forming a nitrided layer on the surface of a prefabricated iron-based vibration-damping alloy steel sheet, comprising the steps of: (a) placing an iron-based damping alloy steel plate having a thickness (Y) And (b) a gas nitriding heat treatment is performed on both surfaces of the iron-based dustproof alloy steel sheet so that the nitrided layer has a predetermined thickness (X) (see FIG. 1).
(b)단계에서 두 질화층의 총 두께(2X)는 철계 방진합금 강판의 두께(Y) 대비 0.5%~1.5%의 두께비율을 가지는 것이 바람직하다.it is preferable that the total thickness (2X) of the two nitride layers in the step (b) has a thickness ratio of 0.5% to 1.5% of the thickness (Y) of the iron-based anti-vibration alloy steel sheet.
보다 구체적으로 (b)단계에서 각 질화층의 두께(X)는 하기 관계식 1의 상한값(X1) 이하 및 하기 관계식 2의 하한값(X2) 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.More specifically, in step (b), the thickness X of each nitride layer is preferably not more than the upper limit value X1 of the following
[관계식 1][Relation 1]
[관계식 2][Relation 2]
예를 들어, 모재인 철계 방진합금 강판의 두께(Y)가 1100 ㎛(1.1 mm)인 경우, 두 질화층의 총 두께(2X)는 모재두께(Y)인 1100 ㎛ 대비 1.5%~0.5%에 해당되는 총 두두께를 갖는 것이 바람직하다. For example, when the thickness (Y) of the iron-based anti-vibration alloy steel sheet as the base material is 1100 μm (1.1 mm), the total thickness (2X) of the two nitride layers is 1.5% to 0.5% It is preferable to have two total thicknesses.
여기서, 질화층의 총 두께(2X)는, 모재의 상면 및 하면에 각각 형성된 2개의 질화층(X)의 합이다.Here, the total thickness (2X) of the nitride layer is the sum of the two nitride layers (X) formed on the upper and lower surfaces of the base material, respectively.
관계식 1을 이용하여, 각 질화층 두께의 상한값(X1)을 구하면 다음과 같다.Using the
관계식 2를 이용하여, 각 질화층 두께의 하한값(X2)을 구하면 다음과 같다.Using the
정리하면, 모재인 철계 방진합금 강판의 두께(Y)가 1100 ㎛인 경우, 각 질화층의 두께의 상한값(X1)은 8.25㎛이고, 하한값(X2)은 2.75㎛가 되는 것이 바람직하다.In summary, when the thickness (Y) of the iron-based anti-vibration steel sheet as the base material is 1100 占 퐉, the upper limit value X1 and the lower limit value X2 of the thicknesses of the respective nitride layers are preferably 8.25 占 퐉 and 2.75 占 퐉.
만약 상기 상한값을 초과하여 형성되면, 진동감쇠능이 매우 낮은 표면 경화층의 비율이 높아 모재에서 발현되는 진동감쇠능이 억제될 수 있는 문제점이 발생된다. If the upper limit value is exceeded, the ratio of the surface hardened layer having a very low vibration damping capability is high, and the vibration damping ability expressed in the base material can be suppressed.
만약 상기 하한값 미만으로 형성되면, 표면 경화층 두께가 매우 얇게 형성되어 표면 경도 값이 낮아진다. 표면 경도가 낮아지면 부품간의 반복접촉으로 인한 마모에 취약하게 되는 문제점이 발생된다.If it is formed below the lower limit value, the surface hardening layer thickness is formed to be very thin and the surface hardness value is lowered. When the surface hardness is low, there arises a problem that it becomes vulnerable to wear due to repeated contact between parts.
(b)단계의 가스질화 열처리는 암모니아(NH3) 혼합 가스분위기에서 수행되는 것이 바람직하다.The gas nitridation heat treatment in step (b) is preferably performed in an ammonia (NH 3 ) mixed gas atmosphere.
가스 질화 열처리는 암모니아의 혼합가스를 공업적인 조건 하에 공급하여 시행한다. 일반적인 질화처리에서는 500-550oC 의 범위로 온도를 상승시키면, 암모니아의 열분해가 아래 화학식과 같이 일어나 질소가 해리된다. The gas nitriding heat treatment is performed by supplying the mixed gas of ammonia under industrial conditions. In a typical nitriding process, when the temperature is raised in the range of 500-550 ° C., the thermal decomposition of ammonia occurs as shown in the following formula and the nitrogen dissociates.
이 때 발생된 발생기의 질소(N)가 모재 표면에서 Fe와 화합하여 Fe3N, Fe4N과 같은 질화물을 만들어 표면경도가 높은 질소 화합물 층이 생성된다. Nitrogen (N) generated at this time is combined with Fe on the surface of the base material to produce nitrides such as Fe 3 N and Fe 4 N to form a nitrogen compound layer having high surface hardness.
(b)단계의 가스질화 열처리는 500~550℃에서 수행되는 것이 바람직하다.The gas nitridation heat treatment in step (b) is preferably performed at 500 to 550 ° C.
가스질화처리는 500-550oC에서 암모니아 혼합가스를 공업적인 조건 하에 공급하여 시행한다. 온도의 하한치는 500oC 부근이며, 이 보다 낮을 경우 질화에 사용되는 발생기 질소의 공급 능력의 감소와 질소 확산 속도가 현저히 감소하여 질소 화합층 성장을 지연시킨다. 질소 화합물층의 성장이 지연될 경우, 질화층의 두께가 현저히 감소하여 내마모 및 내산화성이 저하된다. 온도의 상한치는 550 oC 부근이며, 이 보다 높을 경우 질소 기체상과 모재의 상경계에서 반응속도가 빨라져 질화 화합물층의 성장이 촉진된다. 질소 화합물층의 성장이 촉진될 경우, 지나치게 두꺼운 질화층이 생성되어 진동감쇠능이 저하된다. The gas nitriding treatment is performed by supplying ammonia mixed gas under industrial conditions at 500-550 ° C. The lower limit of the temperature is around 500 ° C. If it is lower than this, the supply capacity of the generator nitrogen used for nitrification is decreased and the nitrogen diffusion rate is significantly reduced, thereby retarding the growth of the nitrogen compound layer. When the growth of the nitrogen compound layer is delayed, the thickness of the nitride layer is remarkably decreased, and the abrasion resistance and oxidation resistance are lowered. The upper limit of the temperature is around 550 o C, and if it is higher than this, the reaction rate in the nitrogen gas phase and the parent phase of the base material becomes faster and the growth of the nitride compound layer is promoted. When the growth of the nitrogen compound layer is promoted, an excessively thick nitride layer is generated and the vibration damping ability is lowered.
(b)단계의 가스질화 열처리는 1~10 시간동안 수행되는 것이 바람직하다.The gas nitridation heat treatment in step (b) is preferably performed for 1 to 10 hours.
일반적인 가스질화처리는 500-550oC에서 암모니아 혼합가스를 공업적인 조건 하에 공급하여 시행한다. 질화 열처리 시간은 질소 화합물층의 두께 및 표면경도에 관해 결정적인 요소이다. 질화층의 두께는 같은 온도 조건에서 질화 시간이 길어질수록 두꺼워지고, 표면경도는 열처리 시간이 길어짐에 따라 증가하다가 특정 시간 이후에 일정해진다. 따라서, 질화열처리 시간은 모재의 두께 및 질화 온도에 의해 달라지게 된다. 그러나 가스질화 열처리의 하한 값인 1시간 미만으로 열처리 할 경우, 질소 화합물층의 두께가 매우 얇게 형성되어 내마모 및 내산화성이 저하되며, 상한 값인 10시간을 초과하여 열처리 할 경우 질소 화합물 층의 형성이 활발해져 표면 경화층층이 지나치게 두꺼워져 진동감쇠능이 저하된다. The general gas nitridation process is performed by supplying the ammonia mixed gas at 500-550 ° C under industrial conditions. The nitriding heat treatment time is a decisive factor for the thickness and the surface hardness of the nitrogen compound layer. The thickness of the nitrided layer becomes thicker as the nitriding time becomes longer under the same temperature condition, and the surface hardness increases as the heat treatment time becomes longer and becomes constant after a certain time. Therefore, the nitriding heat treatment time depends on the thickness of the base material and the nitriding temperature. However, when the heat treatment is performed for less than 1 hour, which is the lower limit value of the heat treatment for gas nitriding, the thickness of the nitrogen compound layer is formed to be very thin and the abrasion resistance and oxidation resistance are decreased. When the heat treatment is performed for more than 10 hours as the upper limit value, The surface hardened layer is excessively thickened and vibration damping ability is lowered.
본 발명은 철계 방진합금의 진동감쇠능을 유지하면서도, 내마모성 및 내산화성을 겸비한 철계 방진합금의 가스질화 열처리 방법을 제공한다. 이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.The present invention provides a gas nitriding heat treatment method for an iron-based vibration damping alloy having both wear resistance and oxidation resistance while maintaining vibration damping ability of an iron-based vibration damping alloy. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 모재로서 다양한 철계 방진합금이 적용가능하나, 본 명세서에서는 Fe-17Mn 철계 철계 방진합금을 예로 들어 설명을 하고자 한다.Various iron-based anti-vibration alloys are applicable as the base material according to the present invention, but in this specification, the description will be made by taking the Fe-17Mn iron-based anti-vibration type alloy as an example.
본 발명에 있어서, Fe-17Mn 철계 철계 방진합금의 내마모성 및 내산화성을 향상시키기 위해 가스 질화처리를 실시하여 철계 방진합금 표면에 질화층을 형성시킬 수 있다. In the present invention, in order to improve the abrasion resistance and the oxidation resistance of the Fe-17Mn iron-based iron-based anti-vibration alloy, a gas nitriding treatment may be performed to form a nitride layer on the surface of the iron-
그러나 모재(철계 방진합금강판) 표면에 질화층이 너무 두껍게 형성된다면, 철계 방진합금의 진동감쇠능이 낮아지게 된다. 또한, 모재의 표면에 질화층이 너무 얇게 형성된다면, 외부에서 가해지는 반복하중과 부품간 반복 접촉으로부터 모재를 충분히 보호하기 어렵다. However, if the nitrided layer is formed too thick on the surface of the base material (iron-based anti-vibration alloy steel sheet), the vibration damping ability of the iron-based vibration damping alloy becomes low. Further, if the nitride layer is formed too thin on the surface of the base material, it is difficult to sufficiently protect the base material from repetitive loads externally applied and repeated contact between the parts.
따라서, 본 발명에서는 Fe-17Mn 방진합금의 우수한 진동감쇠능을 그대로 유지하면서도 내마모와 내산화를 갖도록, 모재와 질화층의 두께간의 상호 상관관계를 도출하고자 한다.Therefore, in the present invention, a correlation between the thickness of the base material and the nitrided layer is to be derived so as to have abrasion resistance and oxidation resistance while maintaining the excellent vibration damping ability of the Fe-17Mn anti-vibration alloy.
이하 실시예를 통해 보다 자세히 본 발명을 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
본 실험에서는 모재로서 상온에서 ε 마르텐사이트 함량이 높아 진동감쇠능이 가장 우수한 것으로 알려진 철계 Fe-17Mn (wt.%) 합금을 사용하였다. 가스 질화처리르 하기 전에, 모재 시편을 1150℃에서 3시간 동안 균질화 처리한 후 열간 압연 및 60%의 냉간 압연을 실시하여 최종 두께 1.1 mm인 판재를 제작하였다. In this experiment, the Fe-17Mn (wt.%) Alloy, which is known to have the highest vibration damping ability, is used as the base material because of its high ε-martensite content at room temperature. Prior to the gas nitriding treatment, the base material specimen was homogenized at 1150 ° C for 3 hours, followed by hot rolling and 60% cold rolling to produce a plate having a final thickness of 1.1 mm.
기 제작된 합금 표면에 질소 화합물층을 생성시키기 위하여 520℃에서 1~10 시간 동안 암모니아(NH3) 혼합가스 분위기에서 가스질화 열처리를 실시하였으며, 이 때 질화 포텐셜(KN)은 2를 갖는다. 진동감쇠능은 외팔보에 시편을 고정한 후 자유단을 자유진동시킨 후. 시간에 따른 진폭 변화를 얻는 캔틸레버 장비로 측정하였다. In order to produce a nitrogen compound layer on the surface of the prepared alloy, the nitriding potential (K N ) is 2 at 520 ° C for 1 to 10 hours in an ammonia (NH 3 ) mixed gas atmosphere. The vibration damping ability is obtained by fixing the specimen to the cantilever beam and then freely vibrating the free end. The cantilever instrument was used to measure amplitude changes over time.
비교를 위해 가스질화 열처리를 하지 않은 냉간 압연 시편의 진동감쇠능 및 경도를 측정하였으며, 이는 아래의 표 1에 나타내었다.For comparison, the vibration damping capacity and hardness of cold-rolled specimens without gas-nitriding heat treatment were measured and are shown in Table 1 below.
질화층 두께비율
(%)At full specimen thickness
Nitride layer thickness ratio
(%)
(δ)Vibration damping capability
(隆)
(Hv)Vickers hardness
(Hv)
(소둔된 방진합금)Comparison condition
(Annealed anti-vibration alloy)
* 경도측정시 하중: 245.2 mN * Load at hardness measurement: 245.2 mN
* 진동감쇠능 측정시 최대 변형률: 4.5x10-4 * Maximum strain at vibration damping measurement: 4.5x10 -4
도 2는 소둔(annealing) 처리된 시편의 전자현미경 사진이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 가스질화 열처리된 시편의 전자현미경 사진이다.FIG. 2 is an electron micrograph of an annealed specimen, and FIG. 3 is an electron microscope photograph of a specimen subjected to gas nitridation heat treatment as an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3은 냉연판인 Fe-17Mn(wt.%) 방진합금 시편과 10시간 가스질화 처리된 시편의 미세조직을 보이고 있다. 질화층 이외에 기지 조직상의 큰 변화는 없었다. Figs. 2 and 3 show the microstructure of Fe-17Mn (wt.%) Anti-vibration alloy specimen, which is a cold rolled sheet, and specimens subjected to gas nitriding for 10 hours. There were no significant changes in the base structure other than the nitrification layer.
상기 표 1과 도 4를 살펴 보면, 가스 질화처리된 철계 방진합금의 표면 경도는 최표면부터 깊이가 65㎛가 되는 지점까지 600~650 Hv로 모재의 경도(~350 Hv)보다 약 2 배 높음을 알 수 있다. Referring to Table 1 and FIG. 4, the surface hardness of the gas-nitrided iron-based dustproof alloy is 600 to 650 Hv from the outermost surface to the depth of 65 μm, which is about twice as high as the hardness (~ 350 Hv) .
도 5를 살펴 보면, 가스 질화처리된 철계 방진합금의 진동감쇠능은 질화층의 두께비율이 줄어듦에 따라 점차적으로 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이때, 질소층(질소 화합물층)의 두께 비율이 1.5%인 경우 진동감쇠능이 질화처리 하지 않은 시편의 진동감쇠능처럼 높아진 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the vibration damping performance of the gas-nitrided iron-based vibration damping alloy gradually increases as the thickness ratio of the nitride layer decreases. At this time, when the thickness ratio of the nitrogen layer (nitrogen compound layer) is 1.5%, the vibration damping ability becomes higher like the vibration damping ability of the non-nitrided specimen.
이것으로 보아, 1.5%에서 이미 질화처리하지 않은 시편만큼의 진동감쇠능을 달성하였기 때문에 1.5%이하의 두께비율을 갖더라도 진동감쇠능은 소둔재와 유사하거나 높은 값을 가질 것으로 판단된다.As a result, the vibration damping performance of the specimen not subjected to the nitriding treatment at 1.5% was attained, so that the vibration damping ability is expected to be similar or higher than that of the annealed material even if the thickness ratio is 1.5% or less.
다만, 질화층 두께비율이 지나치게 낮아지게 되면, 부품간의 반복접촉으로 인한 마모에 취약하게 된다. 그러나 도 3에서와 같이 질화층이 0.5%(질화층 두께 3 ㎛)만 존재하더라도 경도가 600 Hv이상으로 높으므로, 우수한 내마모성을 가진다. However, if the nitride layer thickness ratio is too low, it becomes vulnerable to wear due to repeated contact between parts. However, as shown in FIG. 3, even when only the nitrided layer is present at 0.5% (nitrided layer thickness of 3 占 퐉), the hardness is higher than 600 Hv and therefore, it has excellent abrasion resistance.
정리하면, 본 실험을 통해 질화처리된 철계 방진합금은 표면 경도가 ~640 Hv으로 매우 높으며, 질화층 두께비율이 0.5% ~ 1.5%일 때 내마모와 내산화성 뿐 아니라 기존 철계 방진합금과 유사한 진동감쇠능을 유지할 수 있음을 확인할 수 있다. In summary, the surface hardness of the nitrided iron-based vibration-damping alloy is very high at ~ 640 Hv, and when the nitriding layer thickness ratio is 0.5% ~ 1.5%, the wear and oxidation resistance as well as the vibration similar to the existing iron- It can be confirmed that the damping ability can be maintained.
한편, 본 발명은 전술한 질화처리방법에 따라 질화층이 형성되어 내마모성과 내산화성이 강화된 방진강판을 포함한다. 전술한 질화처리방법에서 설명된 것은 본 방진합금강판에도 동일하게 적용된다.On the other hand, the present invention includes a vibration-damping steel sheet in which a nitrided layer is formed according to the above-described nitriding treatment method to enhance abrasion resistance and oxidation resistance. The above-described nitriding treatment method is equally applied to the present anti-vibration alloy steel sheet.
본 발명은 질화층이 형성되어 내마모성과 내산화성이 강화된 방진강판에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration-damping steel sheet in which a nitrided layer is formed to enhance abrasion resistance and oxidation resistance.
본 발명은 기 제조된 철계 방진합금 강판에 질화층 표면처리가 추가된 강판으로서, 기 제조된 두께(Y)를 갖는 철계 방진합금 강판의 양 표면에는 질화처리로 형성된 각 질화층이 소정의 두께로 구비되며, 두 질화층의 총 두께(2X)는 철계 방진합금 강판의 두께(Y) 대비 0.5% ~ 1.5%의 두께비율을 가지는 것이 바람직하다.The present invention is a steel sheet to which a nitrided layer surface treatment is added to a previously prepared iron-based vibration-damping alloy steel sheet, wherein each of the nitrided layers formed by the nitriding treatment has a predetermined thickness , And the total thickness (2X) of the two nitride layers preferably has a thickness ratio of 0.5% to 1.5% of the thickness (Y) of the iron-based anti-vibration alloy steel sheet.
본 발명에 따른 각 질화층의 두께(X)는 상기 관계식 1의 상한값(X1) 이하 및 상기 관계식 2의 하한값(X2) 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness X of each nitride layer according to the present invention is formed to be not more than the upper limit value X1 of the
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
X : 각 질화층의 두께
Y : 모재인 철계 방진합금 강판의 두께X: thickness of each nitride layer
Y: Thickness of iron-based anti-vibration steel sheet as a base material
Claims (8)
기 제조된 두께(Y)를 갖는 철계 방진합금 강판을 반응챔버에 배치하는 (a)단계; 및
상기 철계 방진합금 강판의 양 표면에는 질화층이 소정의 두께(X)를 가지도록 가스질화 열처리가 수행되는 (b)단계를 포함하며,
(b)단계에서 두 질화층의 총 두께(2X)는 철계 방진합금 강판의 두께(Y) 대비 0.5% ~ 1.5%의 두께비율을 가지는 것을 특징으로 하는 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법.A nitriding treatment method for forming a nitrided layer on the surface of an iron-based vibration-damping alloy steel sheet manufactured in the past,
(A) placing an iron-based dustproof alloy steel sheet having a thickness (Y) prepared in advance in a reaction chamber; And
(B) wherein a gas nitriding heat treatment is performed on both surfaces of the iron-based dustproof alloy steel sheet so that the nitrided layer has a predetermined thickness (X)
wherein the total thickness (2X) of the two nitride layers in step (b) has a thickness ratio of 0.5% to 1.5% of the thickness (Y) of the iron-based dustproof alloy steel sheet. Gt;
(b)단계에서 각 질화층의 두께(X)는 하기 관계식 1의 상한값(X1) 이하 및 하기 관계식 2의 하한값(X2) 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법.
[관계식 1]
[관계식 2]
(X) of each nitride layer in the step (b) is formed to be not more than the upper limit value X1 of the following relational expression 1 and not more than the lower limit value X2 of the following relational expression (2) .
[Relation 1]
[Relation 2]
(b)단계의 가스질화 열처리는 암모니아(NH3) 혼합 가스분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법.The method according to claim 1,
wherein the gas nitridation heat treatment in the step (b) is performed in an ammonia (NH 3 ) mixed gas atmosphere.
(b)단계의 가스질화 열처리는 500~550℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법.The method according to claim 1,
wherein the gas nitridation heat treatment in step (b) is performed at 500 to 550 ° C.
(b)단계의 가스질화 열처리는 1~10 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 철계 방진합금 강판 표면에 질화층을 형성시키는 질화처리방법.The method according to claim 1,
and the step (b) is performed for 1 to 10 hours. The nitriding layer is formed on the surface of the iron-based vibration-damping alloy steel sheet.
기 제조된 두께(Y)를 갖는 철계 방진합금 강판의 양 표면에는 질화처리로 형성된 각 질화층이 소정의 두께로 구비되며,
두 질화층의 총 두께(2X)는 철계 방진합금 강판의 두께(Y) 대비 0.5% ~ 1.5%의 두께비율을 가지는 것을 특징으로 하는 질화층이 형성되어 내마모성과 내산화성이 강화된 철계 방진강판.A steel sheet to which a nitrided layer surface treatment is added to an iron-based anti-vibration steel sheet manufactured in the past,
Each of the both surfaces of the iron-based vibration-damping alloy steel sheet having the thickness (Y) manufactured in advance is provided with respective nitride layers formed by nitriding treatment to have a predetermined thickness,
Wherein the total thickness (2X) of the two nitride layers is 0.5% to 1.5% of the thickness (Y) of the iron-based vibration-damping alloy steel sheet.
상기 각 질화층의 두께(X)는 하기 관계식 1의 상한값(X1) 이하 및 하기 관계식 2의 하한값(X2) 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화층이 형성되어 내마모성과 내산화성이 강화된 철계 방진강판.
[관계식 1]
[관계식 2]
Wherein a thickness X of each of the nitride layers is formed to be not more than an upper limit value X1 of the following relational expression 1 and not more than a lower limit value X2 of the following relational expression 2, Steel plate.
[Relation 1]
[Relation 2]
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170035127A KR101859541B1 (en) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Nitriding method and high damping steel sheet having nitride layer to increase anti-abrasion and anti-oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170035127A KR101859541B1 (en) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Nitriding method and high damping steel sheet having nitride layer to increase anti-abrasion and anti-oxidation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101859541B1 true KR101859541B1 (en) | 2018-05-21 |
Family
ID=62453093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170035127A KR101859541B1 (en) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | Nitriding method and high damping steel sheet having nitride layer to increase anti-abrasion and anti-oxidation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101859541B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625596B2 (en) * | 1984-02-16 | 1994-04-06 | 帝国ピストンリング株式会社 | Highly durable piston ring manufacturing method |
| JPH0776765A (en) * | 1993-09-10 | 1995-03-20 | Kawasaki Steel Corp | Production of machine structure parts excellent in vibration damping capacity and wear resistance |
| JPH08157946A (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-18 | Kawasaki Steel Corp | Production of steel member having high vibration damping capacity and high surface hardness |
| KR101449486B1 (en) * | 2014-06-27 | 2014-10-14 | (주) 유창스틸산업 | Preparation method of steel pipe for green house with improved strength and restitution force, and steel pipe for green house prepared by the same |
-
2017
- 2017-03-21 KR KR1020170035127A patent/KR101859541B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0625596B2 (en) * | 1984-02-16 | 1994-04-06 | 帝国ピストンリング株式会社 | Highly durable piston ring manufacturing method |
| JPH0776765A (en) * | 1993-09-10 | 1995-03-20 | Kawasaki Steel Corp | Production of machine structure parts excellent in vibration damping capacity and wear resistance |
| JPH08157946A (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-18 | Kawasaki Steel Corp | Production of steel member having high vibration damping capacity and high surface hardness |
| KR101449486B1 (en) * | 2014-06-27 | 2014-10-14 | (주) 유창스틸산업 | Preparation method of steel pipe for green house with improved strength and restitution force, and steel pipe for green house prepared by the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101773274B1 (en) | Semi-finished material for induction hardened component and method for producing same | |
| JP6217840B2 (en) | Nitriding method and method for manufacturing nitrided parts | |
| WO2011013559A1 (en) | Method of combined heat treatment and quench-hardened steel member | |
| US20060102253A1 (en) | Surface modified stainless steel | |
| KR101830221B1 (en) | Nitriding heat treatment method of steel for gear | |
| US20200182318A1 (en) | Brake disk including decarburized layer and nitride compound layer, and method of manufacturing the same | |
| Shen et al. | Influence of temperature and duration on the nitriding behavior of 40Cr low alloy steel in mixture of NH3 and N2 | |
| KR102040048B1 (en) | Nitrided steel parts and manufacturing method thereof | |
| KR101892531B1 (en) | Method for nitriding iron-based metal | |
| JP2007239060A (en) | Surface hardened ferritic stainless steel sheet | |
| JP5639188B2 (en) | Non-tempered steel for soft nitriding and soft nitrided parts | |
| KR101859541B1 (en) | Nitriding method and high damping steel sheet having nitride layer to increase anti-abrasion and anti-oxidation | |
| JPWO2011115255A1 (en) | Spring steel and steel surface treatment method | |
| JP2012062494A (en) | Iron steel member having nitrogen compound layer and process for production thereof | |
| JP4615208B2 (en) | Manufacturing method of valve spring | |
| Çelik et al. | Microstructure and structural behavior of ion-nitrided AISI 8620 steel | |
| JP2010005654A (en) | Form rolling die | |
| EP3098485A1 (en) | Piston ring and production method therefor | |
| JP7378201B2 (en) | Manufacturing method of bearing parts | |
| KR101839166B1 (en) | The method of carbonitriding process for boron added steel | |
| KR102125804B1 (en) | Nitrided steel parts and manufacturing method thereof | |
| WO2022044392A1 (en) | Sliding member and method for producing same | |
| KR102657327B1 (en) | Brake disk comprising decarburized layer and nitrided layer, and manufacturing method thereof | |
| Engstrom et al. | Efficient Low-Alloy Steels for High-Performance Structural Applications | |
| US8950947B2 (en) | Non-magnetizable rolling bearing component of an austenitic material and method of making such a rolling bearing component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |