KR19990056686A - 강의 침탄-오스템퍼링법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 강의 침탄-오스템퍼링(carburizing-austempering)법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강을 침탄처리한 후 마르텐사이트(martensite) 변태개시온도(Ms) 이상으로 유지된 염욕(salt bath)상태에서 급랭시키고, 이를 오스템퍼링하여 베이나이트(bainite) 변태를 일으킴으로써 같은 경도 수준에서 충격에너지, 인장강도 및 연신율 등의 인성을 증가시킬 수 있는 강의 침탄-오스템퍼링(carburizing-austempering)법에 관한 것이다.

Description

강의 침탄-오스템퍼링법
본 발명은 강의 침탄-오스템퍼링(carburizing-austempering)법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 강을 침탄처리한 후 마르텐사이트(martensite) 변태개시온도(Ms) 이상으로 유지된 염욕(salt bath)상태에서 급랭시키고, 이를 오스템퍼링하여 베이나이트(bainite) 변태를 일으킴으로써, 같은 경도 수준에서 충격에너지, 인장강도 및 연신율 등의 인성을 증가시킬 수 있는 강의 침탄-오스템퍼링(carburizing-austempering)법에 관한 것이다.
종래의 침탄-오스템퍼링법은 강을 900 ∼ 930℃에서 3시간 동안 침탄(carburizing)처리한 후, 기름 또는 물에 넣어 150℃까지 급랭시킨 뒤 그 상태를 30분 동안 유지한 다음, 다시 170℃에서 1시간 30분동안 오스템퍼링한 후 천천히 공기냉각시키는 방법이다. 즉, 강을 침탄처리한 후 급랭시키면 마르텐사이트(martensite) 변태가 일어나고, 이를 다시 오스템퍼링하면 뜨임현상이 나타난 마르텐사이트 조직이 얻어지게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 방법을 사용하면 충격 및 인장강도, 그리고 연신율 등의 물성을 충분히 얻을 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여, 강을 침탄처리한 후 이를 마르텐사이트 변태 개시온도 이상인 염욕(salt bath) 상태에서 급랭처리한 뒤, 그대로 오스템퍼링한 다음 서서히 공랭시키는 방법으로 강을 열처리함으로써 강의 조직을 베이나이트 조직으로 변태시키므로써, 인장강도, 충격에너지 및 연신율 등의 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 강의 침탄-오스템퍼링(carburizing-austempering)법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 종래 방법에 따른 침탄-오스템퍼링법의 개략도를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 침탄-오스템퍼링법의 개략도를 나타낸 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1 : 침탄처리공정 2 : 냉각처리공정
3 : 오스템퍼링처리공정 4 : 공기냉각공정
본 발명은 강을 침탄-오스템퍼링하는 방법에 있어서, 강을 900 ~ 930℃에서 침탄처리하는 공정; 염욕(salt bath)상태에서 240 ∼ 400℃가지 급랭처리하는 공정; 240 ∼ 400℃에서 2 ∼ 5시간 동안 오스템퍼링 처리공정; 그리고, 상온에서 공랭시키는 공정으로 이루어진 침탄-오스템퍼링(carburizing -austempering)법을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 종래의 방법과는 급랭처리조건 및 오스템퍼링 조건을 달리하여 강을 열처리하므로써 강의 조직을 종래의 마르텐사이트 조직이 아닌 베이나이트 조기으로 변태시킴으로써, 강의 기계적 특성을 개선하고자 하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 우선 제 1 공정으로 종래와 마찬가지의 조건하에서 강을 900 ∼ 930℃에서 2 ∼ 5시간 동안 침탄처리한다.
다음 제 2 공정으로, 마르텐사이트 변태개시온도 이상으로 유지된 염욕 상태에서 240 ∼ 400℃까지 급랭시킨다. 그러면, 종래에 마르텐사이트 변태개시온도 이하로 급냉시켜 조직을 변태시키던 때와는 달리, 조직을 마르텐사이트 조직으로의 변질을 예방할 수 있게 된다. 만일, 이때 상기 급냉온도가 너무 낮으면 강의 조직이 마르텐사이트 조직으로 변태되어 물성이 저하될 우려가 있게 되며, 또한 400℃를 초과한 높은 온도로 급냉시키면 경화능이 떨어져 경도 등의 물성이 개선되지 못하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
제 3 공정으로는 마르텐사이트 변태개시온도 이상으로 유지된 염욕 상태인 240 ~ 400℃에서 2 ∼ 5시간 동안 오스템퍼링 처리를 수행한다. 이때, 만일 오스템퍼링 온도가 240℃미만이면 기존 침탄 열처리시처럼 마르텐사이트 변태를 하여 충분한 인성을 얻을 수 없게 되고, 400℃를 초과하면 경화능이 떨어져 충분한 경도를 얻을 수 없게된다. 또한, 오스템퍼링 시간이 2시간 미만이면 베이나이트 변태가 충분히 일어나지 않는 문제점이 있고, 5시간을 초과하면 조대한 탄화물이 석출되어 바람직하지 않은 문제점이 있게 된다.
제 4 공정으로는 상기에서 결과된 침탄-오스템퍼링 처리된 강을 상온에서 천천히 공랭시키는 과정이다.
그 결과, 표면압축응력 및 베이나이트 구조로 변질된 강을 얻을 수 있어 기계적 특성이 월등히 향상된 강을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
AISI 8615강을 920℃에서 3시간동안 침탄처리한 다음, 마르텐사이트의 변태 개시온도 이상인 300℃로 유지된 염욕속에서 급랭한 후, 그 온도 조건하에서 그대로 3시간 동안 오스템퍼링한 뒤, 서서히 공랭시켜 침탄-오스템퍼링 처리된 강을 얻었다.
그런 다음, 본 발명의 침탄-오스템퍼링 열처리한 강을 실시예로 하고, 종래의 침탄 열처리한 강을 비교예로 하여 인장강도, 충격에너지 및 연신율을 측정한 다음, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.
구 분 실시예 비교예
인장강도(MPa) 1,165 745
충격에너지(J) 400 31
연 신 율(%) 15.9 0.9
상술한 바와 같이, 본 발명은 강을 침탄-오스템퍼링법에 의해 열처리함으로써 종래의 강과 비교하여, 인장강도, 충격에너지 및 연신율 등의 물성이 향상되어 강의 기계적 성질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 강을 침탄-오스템퍼링하는 방법에 있어서, 강을 900 ~ 930℃에서 침탄처리하는 공정; 염욕(salt bath)상태에서 240 ∼ 400℃가지 급랭처리하는 공정; 240 ∼ 400℃에서 2 ∼ 5시간 동안 오스템퍼링 처리공정; 그리고, 상온에서 공랭시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 침탄-오스템퍼링(carburizing -austempering)법.
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