KR102293648B1 - Low Deformation Heat Treatment of Steel Parts - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강 부품의 저변형 열처리방법에 관한 것으로, 변형률을 최소화하고, 과하중에 의한 내구성향상, 내마모성, 면 피로강도 향상을 위한 강 부품을 열처리로에 장입한 후, 로(爐)의 온도가 680℃~730℃로 도달되도록 하는 1차승온단계(S100)와; 상기 1차승온단계 과정에서 로(爐) 내부가 0.15 torr 이하로 진공되도록 열처리로 내부 공기와 가스를 배출하는 진공배기단계(S200)와; 상기 진공배기단계를 통해 열처리로 내부 가스가 배출된 진공상태에서 질소가스를 주입하여 상압하는 질소상압단계(S300)와; 열처리로의 진공상태에서 질소주입을 통해 열처리로에 질소가 상압되면서 1차승온단계가 마무리된 후, 680℃ 이상 730℃ 이하의 온도 범위에서 AX가스를 주입하여 열처리로를 수소분위기로 형성한후, 열처리로 내의 수소의 양을 수소센서로 산출하고, 실시간 자동으로 검출하여 로내 분위기 KN 값을 산출하며, 산출된 KN 값에 따라 KN 자동제어부를 통해 질소농도를 제어하여 KN을 자동제어하고, 강 부품으로 질소가 확산침투되도록 30분~8시간 유지하여 강 부품의 경화층을 0.1~1.3mm로 확보하는 1차 열처리단계(S400)와; 상기 1차 열처리단계를 거친 강 부품이 장입된 열처리로의 로(爐)의 온도가 780℃~830℃로 도달되도록 하는 2차승온단계(S500)와; 상기 2차승온단계 과정에서 열처리로에 주입된 AX가스가 RX가스로 대체되도록 RX가스를 주입하는 가스교체단계(S600)와; 상기 가스교체단계를 통해 AX가스에서 RX가스로 교체된 열처리로의 2차승온단계가 마무리된 후, 780℃~830℃의 온도에서 1차 열처리단계를 거친 강 부품으로 탄소가 침투되도록 30분~400분간 유지하고, 온도의 유지과정에서 탄소를 침투시키면서 O2 센서로 탄소농도를 조절하는 2차 열처리단계(S700); 상기 2차열처리단계 후, ??칭 오일에 65℃~130℃로 15분~30분간 냉각하여 질소가 침투된 부위가 질소마텐자이트로 변태하여 Hv750~Hv800의 강 부품의 표면 경도값을 형성하는 ??칭오일냉각단계(S800);를 통해 변형률이 최소화되고, 과하중에 의한 내구성 증대 및 내마모성, 면 피로강도 향상의 특징을 동시에 가질 수 있는 강 부품의 생산이 가능하고, 정밀한 부품에서 일반 부품 및 제품의 품질개선 및 조립직행률 향상, 열처리 제조비용이 절감, 생산시간 단축 및 생산비용 절감이 가능한 강 부품의 저변형 열처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a low-strain heat treatment method for steel parts, and after loading the steel parts into the heat treatment furnace to minimize the strain, improve durability due to overload, wear resistance, and surface fatigue strength, the temperature of the furnace is a first temperature raising step (S100) to reach 680°C to 730°C; a vacuum exhaust step (S200) of discharging air and gas inside the heat treatment furnace so that the inside of the furnace is vacuumed to 0.15 torr or less in the first temperature raising step process; a nitrogen atmospheric pressure step (S300) of injecting nitrogen gas in a vacuum state in which the gas inside the heat treatment furnace is discharged through the vacuum evacuation step to normal pressure; After the first temperature raising step is completed as nitrogen is injected into the heat treatment furnace at atmospheric pressure through nitrogen injection in the vacuum state of the heat treatment furnace, AX gas is injected in the temperature range of 680°C to 730°C to form the heat treatment furnace in a hydrogen atmosphere. , calculates the amount of hydrogen in the heat treatment furnace with a hydrogen sensor, detects automatically in real time, calculates the atmosphere K N value in the furnace, and controls the nitrogen concentration through the K N automatic control unit according to the calculated K N value to automatically control K N a first heat treatment step (S400) of controlling and maintaining the nitrogen diffusion and penetration into the steel parts for 30 minutes to 8 hours to secure the hardened layer of the steel parts to 0.1 to 1.3 mm; a secondary temperature raising step (S500) for allowing the temperature of the furnace of the heat treatment furnace to be charged to 780° C. to 830° C., in which the steel parts that have undergone the first heat treatment step are charged; a gas replacement step (S600) of injecting RX gas so that the AX gas injected into the heat treatment furnace is replaced with the RX gas in the second temperature raising step process; After the secondary temperature increase step of the heat treatment furnace replaced from AX gas to RX gas through the gas exchange step is completed, carbon is penetrated into the steel parts that have undergone the first heat treatment step at a temperature of 780 ° C to 830 ° C for 30 minutes ~ Secondary heat treatment step (S700) of maintaining 400 minutes and controlling the carbon concentration with an O 2 sensor while penetrating carbon in the process of maintaining the temperature; After the secondary heat treatment step, the quenching oil is cooled to 65 ° C. to 130 ° C. for 15 minutes to 30 minutes, and the part infiltrated with nitrogen is transformed into nitrogen martensite to form the surface hardness value of steel parts of Hv750 to Hv800. Through the quenching oil cooling step (S800); strain is minimized, and it is possible to produce steel parts that can have the characteristics of increased durability due to excessive load, wear resistance, and surface fatigue strength at the same time, and from precise parts to general parts and It relates to a low-strain heat treatment method for steel parts that can improve product quality, improve the direct assembly rate, reduce heat treatment manufacturing cost, shorten production time, and reduce production cost.
Description
본 발명은 강 부품의 저변형 열처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열처리 변형이 작은 저 변형의 열처리 방법인 질화열처리를 통한 특성과 침탄열처리를 통해 얻어질 수 있는 경화깊이의 확보를 통한 과하중을 결딜 수 있는 내구성 및 강도 향상, 내마모성 향상, 면 피로강도 향상의 특성을 동시에 얻을 수 열처리방법을 통해 질화열처리와 침탄열처리의 특성을 동시에 가진 자동차의 동력전달부품, 기어, 샤프트, 조인트와 같은 산업용 부품으로 사용되는 강 부품의 생산시간이 단축되고, 생산성이 향상되며, 강 부품의 정밀도가 향상되어 품질향상이 가능하고, 열처리과정에서 소량의 암모니아 사용으로 열처리 제조비용이 절감되며, 가격이 저렴한 소재로 표면경화가 가능하기 때문에 침탄, 질화에 비해 제조비용이 절감될 수 있는 강 부품의 저변형 열처리방법에 관한 것이다. The present invention relates to a low strain heat treatment method for steel parts, and more particularly, to a low strain heat treatment method with a small heat treatment strain. The characteristics of durability and strength improvement, abrasion resistance improvement, and surface fatigue strength improvement can be obtained at the same time. The production time of the steel parts used as parts is shortened, the productivity is improved, the quality of the steel parts is improved, and the quality can be improved. It relates to a low-strain heat treatment method for steel parts that can reduce manufacturing costs compared to carburizing and nitriding because surface hardening is possible with a furnace.
자동차나 각종 산업 기계 등에 사용되는 강 부품에는 고도의 피로 강도, 내마모성 및 내 시징성 등의 기계적 성질을 향상시키기 위하여, 침탄열처리, 고주파 열처리, 질화 열처리 및 연질화 등의 표면 경화 열처리가 실시된다.Surface hardening heat treatment such as carburizing heat treatment, high frequency heat treatment, nitriding heat treatment and soft nitriding is performed on steel parts used for automobiles and various industrial machines to improve mechanical properties such as high fatigue strength, wear resistance and seizing resistance.
이 중 질화열처리에 대하여 설명하면 질화는 강 표면에 질소를 침투시켜 강 표면을 경화 시키는 열화학적 처리방법이다. 강의 표면을 경화시킨다는 면에서는 침탄과 유사하지만 조직변화에 의해 경화되는 것이 아니므로 침탄과 비교하여 열처리 변형이 적은 장점을 가지고 있다.Among these, nitridation heat treatment is a thermochemical treatment method that hardens the steel surface by permeating nitrogen into the steel surface. It is similar to carburizing in terms of hardening the surface of steel, but since it is not hardened by a change in structure, it has the advantage of less heat treatment deformation compared to carburizing.
질화는 담금질, 템퍼링한 질화강을 500℃ 정도로 가열하여 장시간에 걸쳐 표면층에 질소를 확산시켜서 질화물이 생성되도록 하여 표면 부근을 경화시키는 방법이다. 질화처리는 암모니아를 고온에서 분해하였을 때 발생하는 질소를 이용한다. 질화층의 경도를 높이기 위하여서는 여기에 알루미늄을, 질화층을 두껍게 하기 위해서는 크로뮴을 첨가한다. Nitriding is a method of hardening the vicinity of the surface by heating quenched and tempered nitrided steel to about 500° C. and diffusing nitrogen into the surface layer over a long period of time to generate nitride. Nitriding uses nitrogen generated when ammonia is decomposed at a high temperature. Aluminum is added here to increase the hardness of the nitride layer, and chromium is added to thicken the nitride layer.
이와 같은 질화열처리법에는 가스질화법과 액체질화법이 있다. 가스질화법에서는 온도가 높을수록 표면질화층은 깊게 되는데, 500℃ 정도에서 경화시킨 것이 가장 높은 경도를 얻을 수 있다. 액체질화법으로는 여러 종류의 질화강에 대하여 그 내마모성이나 내피로 강도를 갖는 표면을 얻을 수 있다.Such nitridation heat treatment methods include a gas nitridation method and a liquid nitridation method. In the gas nitriding method, the higher the temperature, the deeper the surface nitride layer. With the liquid nitriding method, it is possible to obtain a surface having abrasion resistance and fatigue resistance strength for various types of nitrided steel.
철강의 표면을 경화시키기 위해서 암모니아 가스 또는 기타 질소를 함유하고 있는 적당한 매체 중에서 가열하여 그 부분의 질소 함유량을 증가시키는 조작으로 질화는 1923년 독일의 그루프 회사의 A. FRY가 발견한 것이다. 질화에 사용하는 강을 질화강이라고 하며, 그의 표준 성분은 C 0.35~0.45%, Al 1.0~1.3%, Cr 1.3~1.8%, Mo<0.5% 이다. 질화 온도는 통상 500~550℃이며, 가열 온도가 높으면 경도는 저하하지만, 질화 심도는 커진다. 질화 시간은 소요 질화 심도에 따라 결정되지만, 대체적으로 50시간에서 0.5㎜가 표준이다. 질화 후에는 하등의 열처리를 할 필요가 없으며, 다른 표면 경화법에 비해서 편리한 점이 많다. 질화를 방지하려면 그 부분에 주석 도금을 하거나 니켈 전기 도금을 하는 것이 좋다Nitriding was discovered in 1923 by A. FRY of the German Group Company, by heating in ammonia gas or other suitable medium containing nitrogen to harden the surface of steel to increase the nitrogen content of the part. The steel used for nitriding is called nitrided steel, and its standard components are C 0.35 to 0.45%, Al 1.0 to 1.3%, Cr 1.3 to 1.8%, and Mo<0.5%. The nitriding temperature is usually 500 to 550°C, and when the heating temperature is high, the hardness decreases, but the nitridation depth increases. The nitriding time is determined by the required depth of nitriding, but in general, 50 hours to 0.5 mm is the standard. After nitriding, there is no need for any heat treatment, and there are many convenient features compared to other surface hardening methods. To prevent nitridation, it is recommended that the area be tinned or electroplated with nickel.
이와 같은 질화열처리는 앞서도 언급한 바와 같이, 열변형이 적다는 이점이 있어 높은 치수 정밀도를 갖는 부품이나 대형의 부품에 사용되는 경우가 많고, 예를 들어 자동차의 트랜스미션 부품에 사용되는 기어나, 엔진에 사용되는 크랭크축, 동력전달을 위한 자동차의 유니버셜조인트 등에 적용되고 있다.As mentioned above, such nitriding heat treatment has the advantage of less thermal deformation and is often used for parts with high dimensional accuracy or for large-sized parts, for example, gears and engines used in automobile transmission parts. It is applied to crankshafts used in automobiles, universal joints of automobiles for power transmission, etc.
현재 널리 사용되고 있는 질화열처리방법으로는 가스를 이용한 가스질화, 가스연질화, 이온질화, 염욕질화로 처리방법과 가스 사용종류에 따라 가스질화, 염욕질화는 500~550℃, 가스연질화는 570~590℃, 이온질화 480~550℃ 온도에서 처리한다.Currently widely used nitridation heat treatment methods are gas nitridation, gas soft nitridation, ion nitridation, and salt bath nitridation using gas, depending on the type of gas used and gas nitridation and salt bath nitriding at 500~550℃, and gas soft nitriding at 570℃. -590 ℃, ion nitridation 480 ~ 550 ℃ temperature treatment.
이와 같은 질화처리방법은 철의 오스테나이트 생성단계의 낮은 온도에서 질화처리하는 공법으로 현재까지 이용되고 있고, 질화처리 온도에서 질화물이 철표면으로 확산되어 침투하게 되며, 이로 인해 철 표면에 화합물층이 생성되며 20㎛ 두께와 HV 600 이상의 경도를 얻을 수 있고, 질소성분이 내부로 확산되어 침투하면서 낮은 경도의 확산층을 30㎛로 형성하게 된다.Such a nitridation treatment method has been used until now as a method of nitriding at a low temperature in the austenite production step of iron, and at the nitriding temperature, the nitride diffuses and penetrates the iron surface, resulting in the formation of a compound layer on the iron surface. It is possible to obtain a thickness of 20㎛ and a hardness of
즉, 질화열처리는 철의 오스테나이트 구역 이하 온도에서 이루어지는 열처리공법이라 변형이 발생되면 안되는 제품과 표면마모가 중요시되는 부품에 적용하여 사용되고 있다. 단, 표면경화층이 20㎛ 정도로 낮기 때문에 과하중이 가해지는 제품에는 적용이 불가능하다.In other words, since nitriding heat treatment is a heat treatment method performed at a temperature below the austenite region of iron, it is applied to products that should not be deformed and parts where surface wear is important. However, since the hardened surface layer is as low as 20㎛, it cannot be applied to products subjected to excessive load.
따라서, 일반적으로 과하중에 사용되는 부품은 침탄열처리를 실시하여 하중 정도에 따라 침탄 경화층을 0.1~2.0 mm 또는 2.0mm 이상까지도 탄소를 침투시켜 오일에 냉각하여 경화층을 형성하여 사용한다. Therefore, in general, parts used for excessive load are subjected to carburizing heat treatment to penetrate the carburized hardened layer to 0.1 to 2.0 mm or to 2.0 mm or more, depending on the degree of load, and cooled in oil to form a hardened layer.
하지만, 이와 같은 침탄열처리는 오스테나이트 온도에서 800~940℃ 고온으로 승온하여 탄소를 침투시켜 오일에 냉각하는 공법이라 변형과 뒤틀림이 발생하여 열처리후, 연마, 정삭가공을 추가적으로 해야 사용가능하다. 즉, 침탄은 강성을 얻기 위해서는 최고의 열처리 공법이나 변형이 많이 발생되는 단점이 있다. However, this carburizing heat treatment is a method of cooling the oil by infiltrating carbon by raising the temperature from the austenite temperature to 800 ~ 940 ° C. That is, carburizing has a disadvantage in that the best heat treatment method or deformation occurs a lot in order to obtain rigidity.
즉, 이와 같은 침탄열처리로 제작되는 부품을 예를 들면 자동차의 자동 변속기의 기어나 무단 변속기의 시브, 등속 조인트, 허브 등의 동력 전달 부품 등의 강부품은, 높은 면 피로 강도가 요구된다. 일반적으로 상기한 부품에는 소재에 JIS SCr420, SCM420 등의 C가 0.2％ 전후인 저탄소강을 사용하여, 저탄소강에 침탄 ??칭 처리를 실시하여 부품의 표층에 C가 0.8% 전후인 마르텐사이트 조직의 경화층을 형성하여 면 피로 강도를 높여 사용된다.That is, for parts produced by such carburizing heat treatment, for example, steel parts such as gears of automatic transmissions of automobiles, sheaves of continuously variable transmissions, constant velocity joints, and power transmission parts such as hubs are required to have high surface fatigue strength. In general, for the above parts, low-carbon steel having a C of around 0.2%, such as JIS SCr420 and SCM420, is used for the material, and the low-carbon steel is carburized and quenched, and the surface layer of the part has a martensitic structure with a C of around 0.8%. It is used to increase the surface fatigue strength by forming a hardened layer of
그러나, 침탄 ??칭 처리는 930℃ 전후의 고온에서의 오스테나이트 영역에 있어서, 5∼10시간, 경우에 따라서는 10시간 이상의 처리로 되므로, 결정립 조대화에 의한 열처리 변형(??칭 변형)이 커지는 경우가 있다. 이로 인해, 높은 정밀도가 요구되는 부품의 경우에는, 침탄 ??칭 후, 연삭이나 호닝 등의 마무리 가공을 실시해야 한다.However, since the carburizing quenching treatment is a treatment for 5 to 10 hours, and in some cases, 10 hours or longer in the austenite region at a high temperature around 930°C, heat treatment deformation (quenching deformation) due to grain coarsening Sometimes it gets bigger. For this reason, in the case of a component requiring high precision, it is necessary to perform finishing processing such as grinding or honing after carburizing and quenching.
이에 최근 자동차의 발전과 산업장비의 발전으로 정밀하면서도 내마모성이 뛰어나면서 과하중에도 사용가능한 제품이나 부품이 요구되고 있는 실정이고, 이에 따른 제품 내지 부품의 열처리 방법이 다양하게 개시되고 있는 실정이며, 최근, 자동차 엔진 등의 저소음화의 요구가 높아지고 있으므로, 침탄 ??칭 처리에 비해 열변형이 작은 표면 경화 처리인 고주파 ??칭이나 연질화가 주목받고 있다.Accordingly, due to the recent development of automobiles and the development of industrial equipment, there is a need for products or parts that are precise and have excellent wear resistance and can be used even under excessive loads. Since the demand for noise reduction in automobile engines and the like is increasing, high frequency quenching and soft nitriding, which are surface hardening treatments with smaller thermal deformation compared to carburizing quenching treatment, are attracting attention.
고주파 ??칭은, 표층부의 필요한 부분만 단시간 가열로 오스테나이트화하여 ??칭하므로 ??칭 변형이 작아, 고주파 ??칭에 의하면, 고정밀도로 표면 경화 부품을 얻을 수 있다. 그러나, 고주파 ??칭만으로 침탄 ??칭재와 동등한 강도를 얻는다고 하면, 0.8％를 초과하는 C 함유량을 갖는 강재가 필요해진다. 그 결과, 모재의 경도가 상승하여, 피삭성의 현저한 열화가 발생한다. 따라서, 무모하게 강 중의 C 함유량을 증가시킬 수는 없어, 고주파 ??칭만으로 면 피로 강도를 향상시키는 것에는 한계가 있다.In high frequency quenching, only a necessary part of the surface layer part is austenitized by heating for a short time and quenched, so quenching strain is small. However, if the strength equivalent to that of the carburized quenching material is obtained only by high frequency quenching, a steel material having a C content exceeding 0.8% is required. As a result, the hardness of the base material rises, resulting in significant deterioration in machinability. Therefore, it is impossible to recklessly increase the C content in steel, and there is a limit to improving the surface fatigue strength only by high frequency quenching.
한편, 연질화 처리는 A1 변태점 이하의 온도 영역에서 표면 경화층을 얻는 처리이고, 또한 침탄 ??칭 처리에 비해, 처리 시간이 2∼4시간 정도로 짧다. 그로 인해, 저변형이 요구되는 강 부품에의 연질화의 적용은 많다. 그러나, 연질화 처리만으로 얻어지는 경화층 깊이는 작으므로, 높은 면압이 가해지는 트랜스미션 기어 등에는 적용하는 것이 곤란하다.On the other hand, the softening treatment is a treatment for obtaining a hardened surface layer in the temperature range below the A1 transformation point, and the treatment time is as short as 2 to 4 hours compared to the carburizing quenching treatment. Therefore, there are many applications of softening to steel parts that require low strain. However, since the hardened layer depth obtained only by the softening treatment is small, it is difficult to apply it to a transmission gear etc. to which high surface pressure is applied.
이에, 최근에는 고주파 ??칭과 연질화 처리의 결점을 보완하여, 보다 우수한 기계적 성질, 특히 면 피로 강도를 얻는 방법으로서, 연질화와 고주파 ??칭, 고주파 ??칭과 질화처리의 조합을 실시하는 것이 시도되고 있다. 하지만, 양자 모두 면 피로강도, 내마모성, 과하중에 견딜 수 있는 내구성을 동시에 특정할 수 없는 문제가 여전히 해결되지 못하고 있고, 변형률 또한 침탄열처리와 크게 다르지 않거나 변형률이 작다고 하더라도 앞서 설명한 과하중에 견딜 수 있는 내구성이나 내마모성, 면피로강도가 떨어지는 문제가 있다. Accordingly, in recent years, as a method to compensate for the shortcomings of induction quenching and soft nitriding, and to obtain superior mechanical properties, particularly surface fatigue strength, a combination of softening and induction quenching, induction quenching and nitriding has been used. implementation is being attempted. However, the problem of not being able to specify both surface fatigue strength, abrasion resistance, and durability to withstand overload at the same time has not been solved, and the strain rate is also not significantly different from carburizing heat treatment, or even if the strain rate is small, the durability that can withstand the overload described above However, there is a problem that the abrasion resistance and surface fatigue strength are lowered.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 창출한 것으로, 정밀성을 향상하거나 내구성, 내마모성, 피로강도의 증가를 위한 각각의 특성에 적합한 열처리를 통해 생산되는 자동차 및 산업의 고도화에 따라 강 부품을 단일화된 저변형 열처리방법을 통해 특성에 따른 열처리의 구분없이 생산이 가능하여 변형률이 최소화되어 정밀성이 뛰어나고, 과하중에 의한 내구성 증대 및 내마모성, 면 피로강도 향상의 특징을 동시에 가질 수 있어 정밀 부품에서 일반부품에 이르는 조립직행률 및 품질개선이 가능하며, 열처리 제조비용이 절감되며, 생산시간 단축 및 생산비용 절감이 가능함은 물론, 높은 품질의 강 부품 및 제품의 공급을 통해 자동차 분야에서부터 다양한 산업분야에 아우르는 국가산업발전에 기여가 가능한 강 부품의 저변형 열처리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above-described problems, and according to the advancement of automobiles and industries, steel parts produced through heat treatment suitable for each characteristic for improving precision or increasing durability, wear resistance, and fatigue strength Through a unified low-strain heat treatment method, it is possible to produce without distinction of heat treatment according to characteristics, so the strain is minimized and the precision is excellent. It is possible to improve the direct assembly rate and quality from general parts, reduce heat treatment manufacturing costs, and reduce production time and production costs. It aims to provide a low-strain heat treatment method for steel parts that can contribute to national industrial development including
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법은 변형률을 최소화하고, 과하중에 의한 내구성향상, 내마모성, 면 피로강도 향상을 위한 강 부품을 열처리로에 장입한 후, 로(爐)의 온도가 680℃~730℃로 도달되도록 하는 1차승온단계(S100)와; 상기 1차승온단계 과정에서 로(爐) 내부가 0.15 torr 이하로 진공되도록 열처리로 내부 공기와 가스를 배출하는 진공배기단계(S200)와; 상기 진공배기단계를 통해 열처리로 내부 가스가 배출된 진공상태에서 질소가스를 주입하여 상압하는 질소상압단계(S300)와; 열처리로의 진공상태에서 질소주입을 통해 열처리로에 질소가 상압되면서 1차승온단계가 마무리된 후, 680℃ 이상 730℃ 이하의 온도 범위에서 AX가스를 주입하여 열처리로를 수소분위기로 형성한후, 열처리로 내의 수소의 양을 수소센서로 산출하고, 실시간 자동으로 검출하여 로내 분위기 KN 값을 산출하며, 산출된 KN 값에 따라 KN 자동제어부를 통해 질소농도를 제어하여 KN을 자동제어하고, 강 부품으로 질소가 확산침투되도록 30분~8시간 유지하여 강 부품의 경화층을 0.1~1.3mm로 확보하는 1차 열처리단계(S400)와; 상기 1차 열처리단계를 거친 강 부품이 장입된 열처리로의 로(爐)의 온도가 780℃~830℃로 도달되도록 하는 2차승온단계(S500)와; 상기 2차승온단계 과정에서 열처리로에 주입된 AX가스가 RX가스로 대체되도록 RX가스를 주입하는 가스교체단계(S600)와; 상기 가스교체단계를 통해 AX가스에서 RX가스로 교체된 열처리로의 2차승온단계가 마무리된 후, 780℃~830℃의 온도에서 1차 열처리단계를 거친 강 부품으로 탄소가 침투되도록 30분~400분간 유지하고, 온도의 유지과정에서 탄소를 침투시키면서 O2 센서로 탄소농도를 조절하는 2차 열처리단계(S700); 상기 2차열처리단계 후, ??칭 오일에 65℃~130℃로 15분~30분간 냉각하여 질소가 침투된 부위가 질소마텐자이트로 변태하여 Hv750~Hv800의 강 부품의 표면 경도값을 형성하는 ??칭오일냉각단계(S800);를 포함하여 것을 특징으로 하는 강 부품의 저변형 열처리방법.In order to achieve this object, the low-strain heat treatment method for steel parts according to the present invention minimizes the strain, and after loading the steel parts for durability improvement, wear resistance, and surface fatigue strength improvement due to excessive load into the heat treatment furnace, the furnace (爐) and the first temperature raising step (S100) to reach the temperature of 680 ℃ ~ 730 ℃; a vacuum exhaust step (S200) of discharging air and gas inside the heat treatment furnace so that the inside of the furnace is vacuumed to 0.15 torr or less in the first temperature raising step process; a nitrogen atmospheric pressure step (S300) of injecting nitrogen gas in a vacuum state in which the gas inside the heat treatment furnace is discharged through the vacuum evacuation step to normal pressure; After the first temperature raising step is completed as nitrogen is injected into the heat treatment furnace at atmospheric pressure through nitrogen injection in the vacuum state of the heat treatment furnace, AX gas is injected in the temperature range of 680°C to 730°C to form the heat treatment furnace in a hydrogen atmosphere. , calculates the amount of hydrogen in the heat treatment furnace with a hydrogen sensor, detects automatically in real time, calculates the atmosphere K N value in the furnace, and controls the nitrogen concentration through the K N automatic control unit according to the calculated K N value to automatically control K N a first heat treatment step (S400) of controlling and maintaining the nitrogen diffusion and penetration into the steel parts for 30 minutes to 8 hours to secure the hardened layer of the steel parts to 0.1 to 1.3 mm; a secondary temperature raising step (S500) for allowing the temperature of the furnace of the heat treatment furnace to be charged to 780° C. to 830° C., in which the steel parts that have undergone the first heat treatment step are charged; a gas replacement step (S600) of injecting RX gas so that the AX gas injected into the heat treatment furnace is replaced with the RX gas in the second temperature raising step process; After the secondary temperature increase step of the heat treatment furnace replaced from AX gas to RX gas through the gas exchange step is completed, carbon is penetrated into the steel parts that have undergone the first heat treatment step at a temperature of 780 ° C to 830 ° C for 30 minutes ~ Secondary heat treatment step (S700) of maintaining 400 minutes and controlling the carbon concentration with an O 2 sensor while penetrating carbon in the process of maintaining the temperature; After the secondary heat treatment step, the quenching oil is cooled to 65 ° C. to 130 ° C. for 15 minutes to 30 minutes, and the part infiltrated with nitrogen is transformed into nitrogen martensite to form the surface hardness value of steel parts of Hv750 to Hv800. Low-strain heat treatment method of steel parts, characterized in that it includes; quenching oil cooling step (S800).
여기서, 상기 1차 열처리단계의 KN 자동제어부를 통해 열처리로의 질소농도가 0.6~2.6%가 되도록 자동 KN 제어하는 것을 특징으로 하고, 상기 2차 열처리단계의 2차 승온단계와 O2 센서에 의해 조절되는 탄소농도는 0.8~1.1%로 조절되는 것을 특징으로 한다. Here, through the K N automatic control unit of the first heat treatment step, automatic K N control is performed so that the nitrogen concentration of the heat treatment furnace is 0.6 to 2.6%, and the second temperature increase step and the O 2 sensor of the second heat treatment step The carbon concentration controlled by
본 발명은 자동차, 산업분야에 사용되는 강 부품의 특성에 따른 별도의 열처리로 정밀성 부품에는 질화열처리, 내구성 한계를 극복하기 위한 부품에는 침탄열처리로 구분함에 따른 사용분야의 제약을 극복하고, 표면열처리를 통해 변형률이 최소화되고, 과하중에 의한 내구성 증대 및 내마모성, 면 피로강도 향상의 특징을 동시에 가질 수 있도록 질소농도의 KN 자동제어와 탄소농도의 O2 센서를 통한 조절로 저변형 열처리방법을 제공함으로써, 질화열처리와 침탄열처리 각각의 문제점을 동시에 개선하여 복합적 적용이 가능하고, 정밀한 부품에서 일반 부품 및 제품의 품질개선 및 조립직행률 향상, 열처리 제조비용이 절감, 생산시간 단축 및 생산비용 절감이 가능함은 물론, 높은 품질의 강 부품 및 제품의 공급을 통해 자동차 분야에서부터 다양한 산업분야에 아우르는 국가산업발전에 기여가 가능한 효과가 있다. The present invention overcomes the limitations of the field of use due to the separate heat treatment according to the characteristics of steel parts used in automobiles and industrial fields, nitriding heat treatment for precision parts, and carburizing heat treatment for parts to overcome durability limitations, and surface heat treatment Through this process, the strain rate is minimized, and the low-strain heat treatment method is provided by automatically controlling the nitrogen concentration K N and controlling the carbon concentration through the O 2 sensor so that it can have the characteristics of increasing durability due to excessive load, abrasion resistance, and surface fatigue strength at the same time. By doing so, the problems of nitriding heat treatment and carburizing heat treatment can be improved at the same time, so that it can be applied in a complex way. As well as possible, there is an effect that can contribute to the development of the national industry from the automobile field to various industrial fields through the supply of high-quality steel parts and products.
도 1은 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 전체 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 처리온도 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 제1차 열처리단계에서 질소 침투 구간을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 제2차 열처리단계에서 탄소 침투 구간을 도시한 그래프이다.1 is an overall schematic view of a low strain heat treatment method of a steel component according to the present invention.
2 is a block diagram of a low-strain heat treatment method of a steel component according to the present invention.
3 is a graph of the treatment temperature of the low strain heat treatment method of the steel component according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing the nitrogen penetration section in the first heat treatment step of the low strain heat treatment method of the steel part according to the present invention.
5 is a graph showing the carbon penetration section in the second heat treatment step of the low strain heat treatment method of the steel component according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the present invention. And the invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described in order to avoid obscuring the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, the terms used (mentioned) herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. In addition, elements and operations referred to as 'include (or include)' do not exclude the presence or addition of one or more other elements and operations.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Also, terms defined in commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless defined.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 실시예에 따른 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, technical features according to an embodiment of the method for low-strain heat treatment of steel parts according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 전체 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 처리온도 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 제1차 열처리단계에서 질소 침투 구간을 도시한 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법의 제2차 열처리단계에서 탄소 침투 구간을 도시한 그래프이다.1 is an overall schematic diagram of a low strain heat treatment method of a steel component according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a low strain heat treatment method of a steel component according to the present invention, and FIG. 3 is a low strain heat treatment method of a steel component according to the present invention It is a graph of the treatment temperature of the heat treatment method, and FIG. 4 is a graph showing the nitrogen penetration section in the first heat treatment step of the low strain heat treatment method of the steel component according to the present invention, and FIG. 5 is the low strain rate of the steel component according to the present invention. It is a graph showing the carbon penetration section in the second heat treatment step of the heat treatment method.
본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법은 종래 정밀부품 및 정밀성을 요하는 부품의 열처리로 저변형이 가능한 질화열처리를 통해 생산하였다. 하지만 질화열처리는 강 부품의 저변형으로 열처리가 가능하지만 내구성이나 내마모성이 떨어지는 문제가 있었다. 반면, 내구성이나 내마모성, 피로강도가 요구되는 강 부품의 경우에는 앞서 설명한 질화열처리로는 사실상 불가능하기 때문에 침탄열처리를 통해 열처리하여 생산하였지만 이 역시, 변형률이 커 후 공정이 필요로 하는 문제로 인해 제조시간증대 및 제조단가가 증대되는 문제가 있어 정밀성이 향상되면서 내구성, 내마모성, 피로강도의 성능 특성까지도 얻을 수 있고, 경화깊이를 확보하면서 저 변형이 가능한 열처리가 요구되어 개발되었다.The low strain heat treatment method of steel parts according to the present invention was produced through nitriding heat treatment that enables low strain by heat treatment of conventional precision parts and parts requiring precision. However, although nitriding heat treatment can be heat-treated with low deformation of steel parts, there is a problem in durability and wear resistance. On the other hand, in the case of steel parts that require durability, wear resistance, and fatigue strength, it is practically impossible with the nitriding heat treatment described above, so it was produced by heat treatment through carburizing heat treatment. It was developed because of the problems of increased time and increased manufacturing cost, so precision was improved and performance characteristics such as durability, abrasion resistance, and fatigue strength could be obtained, and heat treatment capable of low deformation while securing hardening depth was required.
이와 같은 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법은 앞서 언급한 바와 같이, 정밀성, 강 부품의 성능특성, 생산성의 향상을 가져올 수 있는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 1차승온단계(S100), 진공배기단계(S200), 질소상압단계(S300), 1차 열처리단계(S400), 가스교체단계(S500), 2차 승온단계(S600), 2차 열처리단계(S700), ??칭오일냉각단계(S800)를 통해 제조생산이 가능하다.As described above, the low-strain heat treatment method of steel parts according to the present invention as described above can bring about improvements in precision, performance characteristics of steel parts, and productivity. As shown in FIGS. 2 and 3, the primary Temperature raising step (S100), vacuum evacuation step (S200), nitrogen atmospheric pressure step (S300), first heat treatment step (S400), gas replacement step (S500), second temperature raising step (S600), second heat treatment step (S700) , it is possible to manufacture and produce through the quenching oil cooling step (S800).
1차 승온단계(S100)는The first temperature raising step (S100) is
변형률을 최소화하고, 과하중에 의한 내구성향상, 내마모성, 면 피로강도 향상을 위한 강 부품을 열처리로에 장입한 후, 로(爐)의 온도가 680℃~730℃로 도달되도록 한다. 이는 질소의 열처리로에 투입되어 질화처리되는 후술되는 1차 열처리과정에서 질화 확산층의 형성이 빠르게 이루어지게 하기 위한 온도로 승온하는 것이다. After inserting steel parts for minimizing strain and improving durability, abrasion resistance, and surface fatigue strength due to overload into the heat treatment furnace, the furnace temperature is allowed to reach 680°C to 730°C. This is to increase the temperature to a temperature for rapidly forming the nitride diffusion layer in the first heat treatment process to be described later in which the nitrogen is put into the heat treatment furnace for nitridation.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 질소확산층을 형성하고 난후, 통상 질화열처리시 질소가 질화화합물층 내부로 침투되어 질소확산층이 형성되는 온도가 558℃에서 시작하나 680℃ 부근에서 급격히 빠르게 질소가 침투되는 것을 이용하기 위한 것이다. That is, as shown in FIG. 2, after forming the nitrogen diffusion layer, nitrogen penetrates into the nitride compound layer during normal nitridation heat treatment, and the temperature at which the nitrogen diffusion layer is formed starts at 558° C., but nitrogen penetrates rapidly and rapidly around 680° C. to use what is.
이와 같은 1차 승온단계에서의 온도는 종래의 질화열처리시의 온도보다는 높게 형성되지만 침탄 열처리에 비하여는 작게 형성되기 때문에 소비자가 요구하는 강 부품의 변형률에 의한 제어는 가능하다. Although the temperature in the first heating step is higher than the temperature in the conventional nitriding heat treatment, it is formed smaller than in the carburizing heat treatment, so it is possible to control the strain rate of the steel parts required by the consumer.
상기 진공배기단계(S200)는The vacuum evacuation step (S200) is
열처리로 내부에 이물질을 완전히 제거하여 보다 순도높은 질소의 침투가 이루어지도록 하기 위함으로, 상기 1차승온단계 과정에서 로(爐) 내부가 0.15 torr 이하로 진공되도록 열처리로 내부 공기와 가스를 배출한다. 상기 진공배기단계는 앞서 상술한 1차 승온단계를 진행하는 과정에서 이루어진다. In order to completely remove foreign substances inside the heat treatment furnace and allow higher purity nitrogen to permeate, the air and gas inside the heat treatment furnace are discharged so that the inside of the furnace is vacuumed to 0.15 torr or less during the first temperature raising step. . The vacuum evacuation step is performed in the process of performing the above-described first temperature raising step.
상기 질소상압단계(S300)는The nitrogen atmospheric pressure step (S300) is
상기 진공배기단계를 통해 열처리로 내부 가스가 배출된 진공상태에서 질소가스를 주입하여 상압하는 것으로, 이물질로 인한 질수 침투 불량을 방지된 클린된 열처리로를 제공함으로써, 양질의 질소가 강 부품으로 침투가 용이하고, 이물질로 인한 강 부품의 열처리 불량을 방지할 수 있다. 상기 질소상압단계는 클린된 열처리로 내부에 순도높은 질소만을 대기압에 유사한 1기압에 근접하게 유지하는 상압을 함으로써, 질소의 강 부품 침투가 강 부품으로 고르게 이루어지도록 하여 확산층의 두께가 일정하게 생산되도록 한다.By injecting nitrogen gas in a vacuum state in which the gas inside the heat treatment furnace is discharged through the vacuum evacuation step to normal pressure, and by providing a clean heat treatment furnace that prevents nitrogen water penetration defect due to foreign substances, high-quality nitrogen penetrates into steel parts It is easy to use, and it is possible to prevent heat treatment failure of steel parts due to foreign substances. In the nitrogen atmospheric pressure step, by applying an atmospheric pressure to maintain only high-purity nitrogen close to 1 atm, similar to atmospheric pressure, in the clean heat treatment furnace, the penetration of nitrogen into the steel parts is made evenly into the steel parts, so that the thickness of the diffusion layer is produced uniformly. do.
상기 1차 열처리단계(S400)는The first heat treatment step (S400) is
도 4에 도시된 바와 같이, 그래프상에 r 구간에서 질소 침투가 빠르게 침투되는 것을 이용하여 열변형이 최소화되면서 경화층의 두께를 확보하는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 열처리로의 진공상태에서 질소주입을 통해 열처리로에 질소가 상압되면서 1차승온단계가 마무리된 후, 680℃ 이상 730℃ 이하의 온도 범위에서 AX가스를 주입하여 열처리로를 수소분위기로 형성한후, 열처리로 내의 수소의 양을 수소센서로 산출하고, 실시간 자동으로 검출하여 로내 분위기 KN 값을 산출하며, 산출된 KN 값에 따라 KN 자동제어부를 통해 질소농도가 자동 KN 제어되어 강 부품으로 질소가 확산침투되도록 30분~8시간 유지하여 강 부품의 경화층을 0.1~1.3mm로 확보한다. As shown in Fig. 4, by using the rapid penetration of nitrogen in the r section on the graph to secure the thickness of the hardened layer while minimizing thermal deformation, as shown in Figs. 2 and 3, the heat treatment furnace After the first temperature raising step is completed as nitrogen is injected into the heat treatment furnace at atmospheric pressure through nitrogen injection in a vacuum of by calculating the amount of hydrogen in the hydrogen sensor, and in real time automatically detecting and calculating the furnace atmosphere, K N value, the nitrogen concentration is controlled automatically K N through K N automatic control according to the calculated K N value steel components in a Maintain the nitrogen diffusion for 30 minutes to 8 hours to secure the hardened layer of the steel part to 0.1 to 1.3 mm.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 1차 열처리단계의 KN 자동제어부를 통해 열처리로의 질소농도가 0.6~2.6%가 되도록 자동 KN 제어한다. 즉, 상기 AX가스는 암모니아를 930℃로 가열하면 H와 N가 3: 1의 비율로 분해된 가스로 AX 가스를 주입함으로써, 열처리로 내의 분위기는 수소분위기로 형성되면서 수소의 양을 앞서 설명한 바와 같이 수소센서로 실시간 검출 산출하여 KN 값을 자동산출하여 열처리로 내의 질소의 농도 변화를 파악하여 질소 농도를 0.6~2.6%로 조절하게 되는 것이다. Here, as shown in FIG. 1, automatic K N control is performed so that the nitrogen concentration of the heat treatment furnace is 0.6 to 2.6% through the K N automatic control unit of the first heat treatment step. That is, the AX gas is a gas in which H and N are decomposed in a ratio of 3: 1 when ammonia is heated to 930 ° C. By injecting the AX gas, the atmosphere in the heat treatment furnace is formed as a hydrogen atmosphere, and the amount of hydrogen is as described above. Similarly, the real-time detection and calculation of the hydrogen sensor is used to automatically calculate the K N value, and the change in the nitrogen concentration in the heat treatment furnace is identified and the nitrogen concentration is adjusted to 0.6 to 2.6%.
상기 질소농도의 0.6% 미만일 경우에는 질소 침투가 원할하게 이루어지지 않아 요구되는 경화층을 얻기가 어려워 강 부품의 강도가 약해지고, 질소농도가 2.6% 보다 높을 경우에는 질소가 침투된 확산층의 조직이 불량해지는 문제가 발생된다. When the nitrogen concentration is less than 0.6%, the nitrogen permeation is not made smoothly, so it is difficult to obtain a required hardened layer, so the strength of the steel part is weakened. There is a problem with termination.
상기와 같이 1차 열처리단계를 마치게 되면 강 부품은 정밀성을 요하는 부품의 변형률 범위에 속하는 저 변형률로 열처리되면서 요구되는 경화층을 얻을 수 있다. 또한, 질화침투속도가 종래 저 변형률을 이용하기 위한 질화열처리의 온도 인 480~580℃ 온도보다 높은 온도에서 작업하기 때문에 질소확산속도가 상당히 빠르고, 침탄 열처리 온도 보다는 작업온도가 낮기 때문에 열변형에 유리한 제품을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 빠른 질소확산속도로 작업시간을 단축할 수 있어 생산성이 향상될 수 있다. When the first heat treatment step is completed as described above, the steel component can be heat treated at a low strain rate belonging to the strain range of the component requiring precision, and the required hardened layer can be obtained. In addition, since the nitridation penetration rate works at a temperature higher than 480~580°C, which is the temperature of the nitriding heat treatment for using the conventional low strain rate, the nitrogen diffusion rate is quite fast, and the working temperature is lower than the carburizing heat treatment temperature, so it is advantageous for thermal deformation. Not only can the product be produced, but the working time can be shortened at a fast nitrogen diffusion rate, so productivity can be improved.
상기 2차승온단계(S500)는The second temperature raising step (S500) is
전술한 1차 열처리단계가 마무리된 상태의 강 부품은 저 변형률로 빠르게 경화층을 형성하여 열처리가 된 상태지만 경화층의 깊이가 얕아 내구성, 내마모성, 피로강도의 특성이 요구되는 강 부품에는 적합하지 않기 때문에 강도를 높이기 위한 후술되는 2차 열처리단계를 위해 상기 1차 열처리단계를 거친 강 부품이 장입된 열처리로의 로(爐)의 온도가 780℃~830℃로 도달되도록 한다. Steel parts that have completed the above-mentioned primary heat treatment step are heat-treated by rapidly forming a hardened layer at a low strain rate. Therefore, for the second heat treatment step to be described later to increase the strength, the temperature of the furnace of the heat treatment furnace in which the steel parts that have undergone the first heat treatment step are charged to reach 780°C to 830°C.
상기 가스교체단계(S600)는The gas replacement step (S600) is
전술한 상기 2차승온단계 과정에서 열처리로에 주입된 AX가스가 RX가스로 대체되도록 RX가스를 주입하는 것으로, RX 가스를 열처리로에 주입하면 AX가스는 자연배출된다. 따라서, 상기 가스교체단계를 통해 열처리로에는 LNG나 프로판과 공기가 혼합된 가스를 1060℃에서 가열하여 얻어진 RX가스가 주입되면서 AX가스를 열처리로에서 밀어내어 배출함으로써, RX 가스만이 열처리로에 잔류하도록 한다. The RX gas is injected so that the AX gas injected into the heat treatment furnace is replaced with the RX gas in the above-described second temperature raising step process. When the RX gas is injected into the heat treatment furnace, the AX gas is naturally discharged. Therefore, through the gas exchange step, RX gas obtained by heating a gas mixture of LNG or propane and air at 1060° C. is injected into the heat treatment furnace, and the AX gas is pushed out from the heat treatment furnace and discharged, so that only RX gas is supplied to the heat treatment furnace. let it remain
상기 2차 열처리단계(S700)는The second heat treatment step (S700) is
도 5에 도시된 바와 같이, 그래프상에 "r" 구간에 탄소 1.0% 에서의 탄소 침투가 빠른 것을 이용하여 강 부품의 표면경도를 높임으로써, 내구성, 내마모성, 피로강도 향상이 열변형이 최소화된 상태에서 가능하도록 형성된 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 상기 가스교체단계를 통해 AX가스에서 RX가스로 교체된 열처리로의 2차승온단계가 마무리된 후, 780℃~830℃의 온도에서 1차 열처리단계를 거친 강 부품으로 탄소가 침투되도록 30분~400분간 유지하고, 온도의 유지과정에서 탄소를 침투시키면서 2차승온단계에서의 온도조정과 O2 센서로 탄소농도를 조절한다. 여기서, 상기 2차 열처리단계의 조절되는 탄소농도는 0.8~1.1%로 조절된다. As shown in FIG. 5, by increasing the surface hardness of the steel parts by using the rapid carbon penetration at 1.0% carbon in the "r" section on the graph, the durability, wear resistance, and fatigue strength are improved with minimal thermal deformation. As shown in FIGS. 2 and 3, after the secondary temperature increase step of the heat treatment furnace replaced from AX gas to RX gas through the above-described gas replacement step is completed, 780° C. to 830 At a temperature of ℃, hold for 30 to 400 minutes to allow carbon to penetrate into the steel parts that have undergone the first heat treatment step, and adjust the temperature in the second temperature increase step and control the carbon concentration with the O 2 sensor while infiltrating carbon during the temperature maintenance process. Adjust. Here, the carbon concentration controlled in the second heat treatment step is adjusted to 0.8 to 1.1%.
여기서, 상기 탄소농도의 0.8% 미만일 경우에는 탄소 침투가 원할하게 이루어지지 않아 요구되는 경도를 얻기가 어려워 내구성, 내마모성, 피로강도에 대한 강 부품의 강도가 약해지고, 탄소농도가 1.1% 보다 높을 경우에는 탄소 침투 불량으로 탄소침투층의 조직이 불량해지는 문제가 발생된다. Here, when the carbon concentration is less than 0.8%, carbon penetration is not made smoothly, so it is difficult to obtain the required hardness, and the strength of the steel part with respect to durability, wear resistance, and fatigue strength is weakened, and when the carbon concentration is higher than 1.1% There is a problem in that the structure of the carbon permeation layer is poor due to poor carbon permeation.
상기와 같이 2차 열처리단계를 마치게 되면 강 부품은 먼저 1차 열처리단계를 통해 저 변형률로 열처리되면서 정밀성을 가지게되고, 이후 2차 열처리를 통해 내구성, 내마모성, 피로강도의 특성 및 한계를 극복한 표면경화 깊이를 확보할 수 있어 정밀성과 성능 특성을 가진 강 부품의 생산이 가능하다. 또한, 종래 침탄열처리의 탄소침투를 위한 온도 인 800~940℃ 고온보다 낮은 온도에서 작업하기 때문에 열변형에 보다 유리한 제품을 생산할 수 있고, 앞서 1차 열처리단계의 빠른 열처리속도와 더불어 생산시간의 단축과 이를 통한 생산성 향상 및 정밀성과 기계적 특성을 동시에 가진 열처리된 강 부품의 생산이 가능한 것은 자명하다. When the secondary heat treatment step is completed as described above, the steel parts are first heat treated at a low strain through the first heat treatment step and have precision, and then through the second heat treatment, the characteristics and limitations of durability, wear resistance, and fatigue strength are overcome. By securing the hardening depth, it is possible to produce steel parts with precision and performance characteristics. In addition, since it works at a temperature lower than the high temperature of 800 to 940 ℃, which is the temperature for carbon penetration of conventional carburizing heat treatment, it is possible to produce products more advantageous to thermal deformation, and shorten the production time in addition to the fast heat treatment speed of the first heat treatment step. It is self-evident that it is possible to improve productivity and produce heat-treated steel parts with both precision and mechanical properties.
상기 ??칭오일냉각단계(S800)는The cooling oil cooling step (S800) is
전술한 상기 2차열처리단계 후, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, ??칭 오일에 65℃~130℃로 15분~30분간 냉각하여 질소가 침투된 부위가 질소마텐자이트로 변태하여 Hv750~Hv800의 강 부품의 표면 경도값을 형성한다. 따라서, 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법을 통해 침탄열처리를 통해 얻을 수 있는 표면경도값과 대동소유한 경도값을 얻을 수 있어 기계적 특성인 내구성, 내마모성, 피로강도가 향상되는 특성을 지님과 함께 정밀성을 동시에 가질 수 있는 강 부품의 제조가 별도의 열처리 공정 없이도 가능한 것이다. After the above-described secondary heat treatment step, as shown in FIGS. 2 and 3, the quenching oil is cooled to 65 ° C. to 130 ° C. for 15 minutes to 30 minutes, and the nitrogen infiltrated area is transformed into nitrogen martensite. It forms the surface hardness value of steel parts from Hv750 to Hv800. Therefore, through the low-strain heat treatment method of steel parts according to the present invention, the surface hardness value obtainable through carburizing heat treatment and the hardness value possessed by the same can be obtained, so that mechanical properties such as durability, abrasion resistance, and fatigue strength are improved. It is possible to manufacture steel parts that can have both precision and precision at the same time without a separate heat treatment process.
이와 같은 본 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법에 대하여 종래 질화열처리와 침탄열처리를 비교예로 하여 실시예를 통해 설명하고자 한다.With respect to the low-strain heat treatment method for steel parts according to the present invention, the conventional nitriding heat treatment and carburizing heat treatment will be described as comparative examples through examples.
우선, 자동차의 유니버셜조인트의 이너파이프를 표면 HRc 58~60, 경화층 0.2mm 이상, 변형률 최대 20㎛을 넘지 않도록 목표를 설정한 후, 열처리하여 생산하고자 한다. 이에 대하여 질화열처리와 침탄열처리를 각각 비교예 1, 2로 하고, 본원 발명에 따른 저변형 열처리방법을 실시예 1로 하여 비교한다.First, after setting the target so that the inner pipe of the universal joint of automobiles does not exceed a surface HRc of 58 to 60, a hardened layer of 0.2 mm or more, and a maximum strain of 20 μm, it is to be produced by heat treatment. On the other hand, nitriding heat treatment and carburizing heat treatment were compared as Comparative Examples 1 and 2, respectively, and the low strain heat treatment method according to the present invention was compared as Example 1.
<비교예 1><Comparative Example 1>
열처리로에 상기 유니버셜조인트의 이너파이프를 장입하고, 580℃로 승온하여 150분간 질소투입을 통해 질소가 침투되도록 한다. 이후, 서냉하여 열처리를 완료한다. 결과로는 표면 Hv680(HRc 59)로 표면경도는 목표요구치를 달성하였다. 경화층은 20㎛의 결과를 얻었고, 이는 목표요구치의 경화층 두께에 훨씬 미치지 못하는 결과로 인해 기계적 강도를 요구하는 즉, 하중에 견딜수 있는 내구성, 내마모성, 피로강도에는 취약성을 나타내는 경화층의 두께를 형성하였다. 다만, 열변형률은 최대 7㎛을 넘지 않아 조립성, 정밀성은 우수하였다. 상기 질화열처리 이후에는 더 이상의 열처리가 없다.The inner pipe of the universal joint is charged into the heat treatment furnace, and the temperature is raised to 580° C. to allow nitrogen to permeate through the nitrogen input for 150 minutes. Thereafter, the annealing is performed to complete the heat treatment. As a result, the surface hardness achieved the target value with surface Hv680 (HRc 59). The hardened layer obtained a result of 20㎛, which is far below the target required value of the hardened layer thickness. formed. However, the thermal strain did not exceed the maximum of 7㎛, so assembly and precision were excellent. After the nitriding heat treatment, there is no further heat treatment.
<비교예 2><Comparative Example 2>
열처리로에 상기 유니버셜조인트의 이너파이프를 장입하고, 830℃로 승온하여 120분간 열처리를 통해 탄소가 침투되도록 한다. 이후, 오일냉각을 통해 열처리를 완료한다. 결과로는 표면 HRc 58~60로 표면경도는 목표요구치를 달성하였다. 경화층은 0.25mm의 결과를 얻었고, 이는 목표요구치에 충족되어 기계적 강도를 요구하는 즉, 하중에 견딜수 있는 내구성, 내마모성, 피로강도에 강성을 나타내었다. 다만, 열변형률은 목표치 20㎛ 보다 큰 40㎛로 이너파이프와 아우터튜브와의 조립성 불량이 있어 황삭과 같은 후 공정이 필요로하여 생산시간이 증대되는 문제가 있다. The inner pipe of the universal joint is charged into the heat treatment furnace, and the temperature is raised to 830° C. so that carbon is permeated through heat treatment for 120 minutes. Thereafter, the heat treatment is completed through oil cooling. As a result, the surface hardness achieved the target value with a surface HRc of 58 to 60. The hardened layer obtained a result of 0.25 mm, which met the target requirements and required mechanical strength, that is, it exhibited rigidity in durability, abrasion resistance, and fatigue strength to withstand loads. However, the thermal strain rate is 40㎛, which is greater than the target value of 20㎛, and there is a problem in assembling poorly between the inner pipe and the outer tube.
<실시예><Example>
앞서 본 발명에 방법에 따라 열처리로를 1차로 700℃로 승온하면서 승온과정에서 진공배기를 통해 열처리로 내부의 공기를 강제배기하여 진공 0.15 torr 이하로 유지되도록 하였다. 이후, 도 1에 도시된 바와 같이, 진공상태의 열처리로 내부에 질소를 주입하여 상압한 후, 1차 승온이 700℃에 도달되면 AX 가스를 주입하여 수소분위기를 만들면서 KN 자동제어부에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 질소농도를 0.17%로 자동조절하면서 90분간 열처리하여 1차 열처리를 완료한다. 1차 열처리의 완료와 함께 바로 2차로 780℃로 승온하면서 승온과정에서 AX 가스가 열처리로 내에서 배출되도록 RX 가스를 열처리로로 주입하여 밀어내기식으로 AX 가스가 배출되도록 한다. RX 가스가 열처리로에 잔류하면서 열처리로는 도 5에 도시된 바와 같이, 780℃를 유지하면서 60분간 열처리한다. 여기서, O2 센서에 의한 탄소농도의 조절은 1.0%로 조절하면서 탄소가 침투되도록 하여 2차 열처리를 완료한다. 다음으로, ??칭오일냉각을 통해 냉각함에 따라 질소가 침투된 부위가 질소마텐자이트로 변태하여 경도가 높아진다. 이에 따른 결과값은 표면 HRc 58~60으로 침탄열처리와 동일한 경도값이 산출되었고, 경화층 두께 또한 침탄열처리와 동일한 0.25mm 두께가 얻어졌다. 차이는 변형률로 최종 변형률은 15㎛로 목표요구치인 20㎛보다 작아 목표요구치에 모두 적합한 결과를 확인하였다.According to the method according to the present invention, the heat treatment furnace was first heated to 700° C., and the air inside the heat treatment furnace was forcibly exhausted through vacuum exhaust during the temperature increase process so that the vacuum was maintained at 0.15 torr or less. Thereafter, as shown in FIG. 1, after nitrogen is injected into the heat treatment furnace in a vacuum state to normal pressure, and when the first temperature rise reaches 700° C., AX gas is injected to create a hydrogen atmosphere, and by the K N automatic control unit. As shown in FIG. 4, the first heat treatment is completed by heat treatment for 90 minutes while automatically adjusting the nitrogen concentration to 0.17%. As soon as the first heat treatment is completed, the second heat is raised to 780℃, and the RX gas is injected into the heat treatment furnace so that the AX gas is discharged from the heat treatment furnace during the temperature increase process so that the AX gas is discharged in a push-out type. While the RX gas remains in the heat treatment furnace, the heat treatment furnace performs heat treatment for 60 minutes while maintaining 780° C. as shown in FIG. 5 . Here, the control of the carbon concentration by the O 2 sensor is adjusted to 1.0% while allowing the carbon to penetrate to complete the secondary heat treatment. Next, as it is cooled through quenching oil cooling, the nitrogen-infiltrated portion is transformed into nitrogen martensite, and the hardness is increased. As a result, the same hardness value as that of the carburizing heat treatment was calculated with a surface HRc of 58 to 60, and the thickness of the hardened layer was also obtained with the same 0.25 mm thickness as that of the carburizing heat treatment. The difference is strain, and the final strain is 15㎛, which is smaller than the target value of 20㎛, confirming the results suitable for all target values.
상기 비교예 1, 2와 실시예를 [표 1]의 요구기준값이 목표기준을 달성하기 위한 간략한 표로 나타내면 아래 [표 2]와 같다. [Table 2] below shows the comparative examples 1 and 2 and the examples in which the required reference values of [Table 1] are a brief table for achieving the target standards.
경화층 0.20mm 이상Surface HRc 58~60,
Hardened layer 0.20mm or more
서냉580℃×150min
slow cooling
경화층 20㎛Surface Hv680 (HRc 59)
Hardened layer 20㎛
오일냉각830℃×120min
oil cooling
경화층 0.25mm Surface HRc 58~60,
Hardened layer 0.25mm
780℃×60분1차열처리
오일냉각700℃×90min 1st heat treatment
780℃×60min 1st heat treatment
oil cooling
경화층 0.25mm 이상Surface HRc 58~60,
Hardened layer 0.25mm or more
상기 표1의 목표기준을 두고 표 2를 통해 다시 살펴보면 질화열처리시에는 열변형률이 작아 정밀성이 향상될 수 있다. 이는 곧 정밀한 곳에 사용되는 강 부품에 적용이 되는 것을 알 수 있지만 경화층의 두께가 얇아 기계적 강도나 내구성, 내마모성, 하중이 인가되는 강 부품에는 사용이 어렵다는 것을 말해주고 있어 강 부품의 사용처에 따른 제약이 있다는 것을 알 수 있다.Referring back to Table 2 with the target criteria of Table 1 above, the thermal strain rate during nitriding heat treatment is small, so that precision can be improved. It can be seen that this is applied to steel parts used in precise places, but the thin hardened layer means that it is difficult to use for steel parts that are subjected to mechanical strength, durability, wear resistance, and load. It can be seen that there is
반면에 침탄열처리시에는 열변형이 상당히 크다는 것을 알 수 있는 데 이는 정밀성을 요하는 곳에 사용되는 강 부품에는 사용이 어렵고, 사용하고자 하더라도 황삭 등과 같은 후 가공이 필요로 하다는 것을 알 수 있다. 다만, 침탄 열처리는 기계적 강도나 내구성, 내마모성, 하중이 인가되는 강 부품에 사용됨을 알 수 있는 경화층의 두께를 가지고 있다. On the other hand, it can be seen that the thermal deformation is quite large in the case of carburizing heat treatment. However, the carburizing heat treatment has mechanical strength, durability, abrasion resistance, and a thickness of the hardened layer that can be seen to be used for steel parts to which a load is applied.
따라서, 각각의 비교예를 살펴볼 때, 사용처에 따른 부품의 정밀성, 기계적 성질에 따른 열처리를 고려해야만 하고, 열처리 시간이 상당히 소요되는 것을 알 수 있으며, 이로 인한 생산성이 현저히 떨어지는 문제를 확인할 수 있다. 더욱이, 변형률이 큰 침탄 열처리의 경우 후 가공 공정이 필요로하여 열처리와 가공시간을 포함해야 하기 때문에 생산성을 더욱 떨어지게 된다.Therefore, when looking at each comparative example, it can be seen that heat treatment according to the precision and mechanical properties of the parts according to the place of use must be considered, and the heat treatment time is considerably required, and thus the productivity is significantly reduced. Moreover, in the case of carburizing heat treatment having a large strain rate, a post-processing process is required, which further reduces productivity because heat treatment and machining time must be included.
하지만, 표에도 나타난 바와 같이, 본원 발명은 열처리를 1차, 2차에 거쳐 연속적으로 진행하여 열처리시간을 최소화하고, 그럼에도 불구하고, 표면경도와 경화층의 두께를 목표치에 대응되는 결과를 가져왔고, 열변형 또한 요구되는 변형률보다 작아 강 부품의 사용처 구분없이 열처리가 가능하여 보다 범용적 저변형 열처리가 가능함은 자명한 것이고, 별도의 후가공도 필요없어 생산성 향상 및 생산시간의 단축을 통한 생산효율증대가 가능하다.However, as shown in the table, the present invention minimizes the heat treatment time by continuously performing heat treatment through the first and second steps, and nevertheless, the surface hardness and the thickness of the hardened layer correspond to the target values. , thermal deformation is also smaller than the required strain, so it is possible to heat treatment regardless of where the steel parts are used, so it is obvious that more general low-strain heat treatment is possible. is possible
즉, 본원 발명에 따른 강 부품의 저변형 열처리방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 600℃이상 800℃ 부근의 온도 범위에서 재질과 열처리 경화층, 심부경도를 고객의 요구치에 따라 가열온도를 설정하고, 제품 표면의 목표 질소농도를 확보하기 위하여 로내 암모니아 가스에 포함되어 있는 수소의 양을 수소센서로 산출, 실시간 자동으로 검출하여 로내 분위기를 수소분위기로 형성한 후, KN 값을 산출하여 자동조절하며, AX 가스에서 분해된 질소 퍼센트를 가스 유량 자동콘트롤하는 KN제어부를 통해 목표 질소농도를 안정적으로 관리가 가능함에 따라 열처리 목표 물성치를 얻을 수 있다. That is, in the low strain heat treatment method of the steel part according to the present invention, as shown in Figs. In order to set the heating temperature and secure the target nitrogen concentration on the surface of the product, the amount of hydrogen contained in the ammonia gas in the furnace is calculated with a hydrogen sensor and automatically detected in real time to form the atmosphere in the furnace as a hydrogen atmosphere, then the K N value The target nitrogen concentration can be stably managed through the K N control unit, which automatically controls the gas flow rate by calculating the nitrogen percentage decomposed in the AX gas, thereby obtaining the target physical properties of the heat treatment.
또한, 도 4의 질소평형상태도의 r 구역인 질소 오스테나이트 구역에서 가장 낮은 온도에서 질소농도 2.36%가 586℃부터 온도가 올라갈수록 오스테나이트 구역이 확되되는 것을 알 수 있고, r 구역인 오스테나이트 구역의 온도는 도 5의 철 평형상태도를 나타내는 그래프에서보다 오스테나이트 구역의 시작온도가 낮은 것을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the austenite zone is confirmed as the temperature rises from 586° C. with a nitrogen concentration of 2.36% at the lowest temperature in the nitrogen austenite zone, which is the r zone of the nitrogen equilibrium diagram of FIG. 4, and the austenite zone that is the r zone It can be seen that the starting temperature of the austenite zone is lower than the temperature of the graph showing the iron equilibrium diagram of FIG. 5 .
이와 같은 오스테나이트 시작 온도는 기존에 질화열처리시 작업하는 480~580℃ 온도보다 높은 온도에서 작업하기 때문에 질소확산속도가 상당히 빠르고, 침탄열처리 온도 보다는 작업온도가 낮기 때문에 변형에 유리한 제품을 만드는 데 적합하다. 또한, 질소 오스테나이트 구역 온도에서 질소를 확산시켜 ??칭 오일에 냉각하면 질소가 침투된 부위가 질소가 침투된 부위가 질소마텐자이트로 변태하여 경도가 높게 나타나며, 침탄보다 낮은 온도로 변형이 없는 제품을 생산할 수 있다. Since this austenite starting temperature works at a temperature higher than 480~580℃, which is used in the conventional nitriding heat treatment, the nitrogen diffusion rate is quite fast, and the working temperature is lower than the carburizing heat treatment temperature. do. In addition, when nitrogen is diffused at the nitrogen austenite zone temperature and cooled in quenching oil, the nitrogen infiltrated part is transformed into nitrogen martensite, and the hardness is high, and there is no deformation at a temperature lower than carburization. product can be produced.
또한, 질화열처리와 비교하면 온도 유지시간에 따라 질화열처리시 확산속도보다 5배 이상이 확산속도를 보이고 있으며, 경도 또한 침탄 경도보다 높은 Hv750 이상 확보할 수 있어 정밀성 및 기계적 특성을 요하는 강 부품의 생산이 가능하며, 종래 정밀성을 요구하는 강 부품의 질화열처리와 기계적 특성을 요구하는 강 부품의 침탄열처리의 별개의 열처리 방법으로 처리를 본원 발명은 단일된 열처리방법을 통해 생산가능함에 따라 보다 경제적이고, 제품생산시간의 단축과 생산효율증대, 이를 통한 생산비절감을 자명하다. In addition, compared to nitriding heat treatment, the diffusion rate is 5 times higher than the diffusion rate during nitriding heat treatment depending on the temperature holding time, and the hardness is also higher than the carburizing hardness of Hv750 or higher, so it is possible to secure more than Hv750 of steel parts requiring precision and mechanical properties. Production is possible, and the present invention is more economical and more economical as it can be produced through a single heat treatment method by treating the conventional nitriding heat treatment of steel parts requiring precision and carburizing heat treatment of steel components requiring mechanical properties. , it is self-evident to shorten the production time and increase the production efficiency, thereby reducing the production cost.
이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 기술사상 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 수정이 가능함은 명백한 것이며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail as one embodiment, but the scope of the present invention is not limited thereto, and it is clear that various changes and modifications are possible by those skilled in the art within the scope of the technical idea, Examples and practical equivalents will be included.
S100 : 1차 승온단계 S200 : 진공배기단계
S300 : 질소상압단계 S400 : 1차 열처리단계
S500 : 2차 승온단계 S600 : 가스교체단계
S700 : 2차 열처리단계 S800 : ??칭오일단계S100: 1st temperature raising step S200: vacuum exhausting step
S300: nitrogen atmospheric pressure step S400: primary heat treatment step
S500: Second temperature increase step S600: Gas replacement step
S700: Second heat treatment step S800: Quenching oil step
Claims (3)
변형률을 최소화하고, 과하중에 의한 내구성향상, 내마모성, 면 피로강도 향상을 위한 강 부품을 열처리로에 장입한 후, 로(爐)의 온도가 680℃~730℃로 도달되도록 하는 1차승온단계(S100)와;
상기 1차승온단계 과정에서 로(爐) 내부가 0.15 torr 이하로 진공되도록 열처리로 내부 공기와 가스를 배출하는 진공배기단계(S200)와;
상기 진공배기단계를 통해 열처리로 내부 가스가 배출된 진공상태에서 질소가스를 주입하여 상압하는 질소상압단계(S300)와;
열처리로의 진공상태에서 질소주입을 통해 열처리로에 질소가 상압되면서 1차승온단계가 마무리된 후, 680℃ 이상 730℃ 이하의 온도 범위에서 AX가스를 주입하여 열처리로를 수소분위기로 형성한후, 열처리로 내의 수소의 양을 수소센서로 산출하고, 실시간 자동으로 검출하여 로내 분위기 KN 값을 산출하며, 산출된 KN 값에 따라 KN 자동제어부를 통해 질소농도를 제어하여 KN을 자동제어하고, 강 부품으로 질소가 확산침투되도록 30분~8시간 유지하여 강 부품의 경화층을 0.1~1.3mm로 확보하는 1차 열처리단계(S400)와;
상기 1차 열처리단계를 거친 강 부품이 장입된 열처리로의 로(爐)의 온도가 780℃~830℃로 도달되도록 하는 2차승온단계(S500)와;
상기 2차승온단계 과정에서 열처리로에 주입된 AX가스가 RX가스로 대체되도록 RX가스를 주입하는 가스교체단계(S600)와;
상기 가스교체단계를 통해 AX가스에서 RX가스로 교체된 열처리로의 2차승온단계가 마무리된 후, 780℃~830℃의 온도에서 1차 열처리단계를 거친 강 부품으로 탄소가 침투되도록 30분~400분간 유지하고, 온도의 유지과정에서 탄소를 침투시키면서 O2 센서로 탄소농도를 조절하는 2차 열처리단계(S700);
상기 2차열처리단계 후, ??칭 오일에 65℃~130℃로 15분~30분간 냉각하여 질소가 침투된 부위가 질소마텐자이트로 변태하여 Hv750~Hv800의 강 부품의 표면 경도값을 형성하는 ??칭오일냉각단계(S800);를 포함하는 것을 특징으로 하는 강 부품의 저변형 열처리방법.
In the low strain heat treatment method of steel parts,
The first heating step ( S100) and;
a vacuum exhaust step (S200) of discharging air and gas inside the heat treatment furnace so that the inside of the furnace is vacuumed to 0.15 torr or less in the first temperature raising step process;
a nitrogen atmospheric pressure step (S300) of injecting nitrogen gas in a vacuum state in which the gas inside the heat treatment furnace is discharged through the vacuum evacuation step to normal pressure;
After the first temperature raising step is completed as nitrogen is injected into the heat treatment furnace at atmospheric pressure through nitrogen injection in the vacuum state of the heat treatment furnace, AX gas is injected in the temperature range of 680°C to 730°C to form the heat treatment furnace in a hydrogen atmosphere. , calculates the amount of hydrogen in the heat treatment furnace with a hydrogen sensor, detects automatically in real time, calculates the atmosphere K N value in the furnace, and controls the nitrogen concentration through the K N automatic control unit according to the calculated K N value to automatically control K N a first heat treatment step (S400) of controlling and maintaining the nitrogen diffusion and penetration into the steel parts for 30 minutes to 8 hours to secure the hardened layer of the steel parts to 0.1 to 1.3 mm;
a secondary temperature raising step (S500) for allowing the temperature of the furnace of the heat treatment furnace to be charged to 780° C. to 830° C., in which the steel parts that have undergone the first heat treatment step are charged;
a gas replacement step (S600) of injecting RX gas so that the AX gas injected into the heat treatment furnace is replaced with the RX gas in the second temperature raising step process;
After the secondary temperature increase step of the heat treatment furnace replaced from AX gas to RX gas through the gas exchange step is completed, carbon is penetrated into the steel parts that have undergone the first heat treatment step at a temperature of 780 ° C to 830 ° C for 30 minutes ~ Secondary heat treatment step (S700) of maintaining 400 minutes and controlling the carbon concentration with an O 2 sensor while penetrating carbon in the process of maintaining the temperature;
After the secondary heat treatment step, the quenching oil is cooled to 65 ° C. to 130 ° C. for 15 minutes to 30 minutes, and the part infiltrated with nitrogen is transformed into nitrogen martensite to form the surface hardness value of steel parts of Hv750 to Hv800. Low strain heat treatment method of steel parts, characterized in that it comprises; quenching oil cooling step (S800).
상기 1차 열처리단계의 KN 자동제어부를 통해 열처리로의 질소농도가 0.6~2.6%가 되도록 자동 KN 제어하는 것을 특징으로 하는 강 부품의 저변형 열처리방법.
The method of claim 1,
Low strain heat treatment method for steel parts, characterized in that automatic K N control is performed so that the nitrogen concentration in the heat treatment furnace is 0.6 to 2.6% through the K N automatic control unit of the first heat treatment step.
상기 2차 열처리단계의 2차 승온단계와 O2 센서에 의해 조절되는 탄소농도는 0.8~1.1%로 조절되는 것을 특징으로 하는 강 부품의 저변형 열처리 방법.
The method of claim 1,
The carbon concentration controlled by the second temperature raising step and the O 2 sensor of the second heat treatment step is a low strain heat treatment method for steel parts, characterized in that it is controlled to 0.8 to 1.1%.
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