KR20000003277A - 논경작을 위한 트랙터의 보습용 주강합금 - Google Patents

Abstract

종래의 논경작을 위한 트랙터의 보습은 인성을 주기위해서 연강인 SM45C로 제작한후 흙과 직접 접촉하는 날부분만 침탄처리 하여 사용한다. 그러나 침탄층이 마모되면 보습의 다른 부분은 내마모성이 좋지못해 마모속도가 급격히 빠르게 진행되어 보습을 자주 교체해 주어야하는 폐단을 갖는다.

본 발명은 고인성, 고내마모성을 동시에 만족하는 보습용 금속소재를 소비자들에게 제공하되 경제적인 면과 기계적성질을 모두 감안한 보습제조에 가장 바람직한 조성을 갖는 주강합금을 제공하므로써, 보습의 수명연장에 따른 교체시간 및 비용의 감소, 이로 인한 농가의 경제적 손실을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

Description

논경작을 위한 트랙터의 보습용 주강합금

본 발명은 논경작을 위한 트랙터의 보습용 주강합금에 관한 것이다.

논경작에 사용하기 위한 농기계로는 여러 가지 종류가 사용되고 있으나, 그중 논경작을 위한 트랙터에 있어서 보습, 즉 트렉터로 논을 경작할 때 흙을 일구기위해 사용하는 도구인 보습은 지금까지는 연강인 SM45C를 주재질로 하여, 프레스형 제작단계, 홀가공단계, 기계가공단계, 침탄처리단계, 연마등 마무리 작업단계등 여러 복잡한 공정단계를 거쳐 제작되고 있다.

또 상기 보습은 연강인 SM45C를 주재질로 제작되므로 많은 논을 경작하다보면 흙과의 마찰로 인해 대개 마모되어 사용하지 못하게 되는데, 특히 날부분의 마모가 가장 심해 이를 방지하기 위해 날부분만을 침탄처리하여 내마모성을 강화하기도 하는데, 이역시 날부분만 완전마모되면 그다음은 날보다 더욱 빠른 속도로 마모되어 결국 보습을 교체할 수밖에 없는 폐단을 갖는 것이었다. 따라서 마모에 의한 보습의 짧은 수명으로 인해 자주 교체하여야 하는 폐단을 갖는 것이므로, 보습의 교체에 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 주로 농번기때 교체빈도가 증가하므로 보습을 교체하여야 하는 시간만큼 농기계를 활용하지 못하므로써 발생하는 시간적 경제적 손실을 농가가 부담할 수밖에 없는 단점을 갖는 것이었다.

이를 해결하기 위한 방안으로 보습의 날부분에 스프링강을 용접해 내마모성을 강화하는 방법이 사용하기도 하나, 이는 내마모성만 우수할 뿐 인성이 좋지못하므로 논경작 중 단단한 장애물에 부딪치는 경우 보습이 파괴되어버리거나, 보습이 파괴되질 않고 오히려 트렉터에 충격이 그대로 전달되어 트렉터 고장의 원인이 되기도 하는 폐단을 갖는 것이었다.

따라서 본 발명은 고인성, 고내마모성을 동시에 만족하는 보습용 금속소재를 소비자들에게 제공하되 경제적인 면과 기계적성질을 모두 감안한 보습제조에 가장 바람직한 조성을 갖는 주강합금을 제공하고자 하는 것이다.

즉 보습의 내마모성과 고인성의 향상을 위해 무조건 합금원소를 많이 첨가하는 경우는 재료비의 상승에 따른 제품의 원가상승은 필연적인 것이므로 이로인한가격상승의 폐단을 해결하기 위하여, 단한번의 주강공정에 의해 보습을 제조하되 연강(Fe)에 중량비로 0.1-0.17%의 C, 0.5-0.7%의 Si, 0.5-0.8%의 Mn, 0.01%의 P, 0.01%의 S, 5-6%의 Ni, 12-14%의 Cr, 1-2%의 Mo, 0.5-1%의 W, 0.15-0.25%의 Nb, 0.02-0.025%의 Mm, 0.0005-0.003%의 B, 0.005-0.01%의 Bi의 합금원소가 포함된 주강합금을 사용하므로써, 상기 주강합금에 의해 제작된 보습은 고인성, 내마모성 등우수한 기계적성질을 가지면서도, 저렴한 가격이므로 보습의 수명연장에 따른 교체 시간 및 비용의 감소, 이로 인한 농가의 경제적 손실을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명 논경작을 위한 트랙터의 보습용 주강합금은 중량%로 0.1-0.17%의 C, 0.5-0.7%의 Si, 0.5-0.8%의 Mn, 0.01%의 P, 0.01%의 S, 5-6%의 Ni, 12-14%의 Cr, 1-2%의 Mo, 0.5-1%의 W, 0.15-0.25%의 Nb, 0.02-0.025%의 Mm, 0.0005-0.003%의 B, 0.005-0.01%의 Bi이며, 나머지는 불가피한 미량의 불순물성분을 제외한 Fe인 조성으로 되어있다. 이때 내마모성의 관점에서 가장 중요한 인자는 합금이 함유하고 있는 탄소의 양이므로, 본 발명 합금에는 0.1-0.17%의 C를 함유하도록 하므로써 취성이 생기지 않고. 내마모성을 가질 수 있도록 안배하였다. 이는 C가 0.1%보다 적으면 Cr, Mo, W과의 탄화물 형성량이 적어 전체적인 재료의 강도를 떨어뜨리고, 0.17%보다 많으면 취약하여 농경작중 장해물과의 충돌로 인한 충격에 견디지 못하고 파괴되기 때문이다.

Ni는 본 재료의 인성과 강도를 높이기 위한 고가의 주요합금원소로서 Ni가 많을 수록 인성과 강도는 좋아지지만 6%보다 많으면 원가의 상승이 생겨 본 발명의 목적달성이 곤란하고, 5%보다 적으면 인성과 강도는 낮아져 0.5-0.6% 정도를 함유하도록 하는 것이 가장 바람직하였다. 다만 Ni의 함량을 낮게하는 대신 1-2%의 Mo과 0.5-1%의 W을 함유시켜 Ni을 대체하게 하므로써, 원가를 절감할 수 있었고, 보습제품에 적합한 브리넬경도 39-42의 범주에 포함될 수 있도록 하였다.

Mm(misch metal)은 0.02-0.025%를 첨가해주므로써 제강과정중 필히 불순물로 함유되어 조직내에서 강의 인성을 저하시키는 P나 S가 황화물이나 산황화물을 구상화시킬 수 있도록 한다. 즉 Mm중 Ce는 CeS, CeN, Ce₂S를 형성하는 형성자유에너지가 FeS, Fe₂N보다 훨씬 낮아 CeS를 강한 구상화 화합물로 만들어 재료내에 존재하므로서 조직을 미세화하고, 강도의 향상은 물론 S이 황화물 취성과 강도저하의 원인이 되는 것을 막고, S개재물을 감소시켜준다. 또한 Mm은 P의 입계편석을 감소시켜 Ni의량을 1%정도 감소시키는 것과 같은 현상으로도 나타났다.

Mm의 양을 0.02%보다 낮게 첨가했을 때는 그 영향이 미미하였고, 0.025%보다 높게 첨가했을 때는 취성의 성질을 가져와 쉽게 파괴되는 폐단을 갖는 것이었다.

B는 아주 적은 양으로도 강도를 높여주는 성질을 가지고 있어 그 함량을 여러범위에서 시험해본 결과, 0.0005-0.003%의 범위안에서 보습용 재료로서 기계적성질이 가장 우수하였다.

Bi는 O.005-0.01%정도를 첨가한 것이 보습용 재료로서 본발명 주강합금이 균일한 강도를 유지할 수 있도록 하였다.

Nb는 인성을 향상시키기 위해 첨가한 원소로 함유량을 정하는데 매우 곤란함이 있었다. 그러나 원가절감을 위한 Ni량을 감소시키기 위해서는 Nb의 첨가는 필수적이고, 그 양은 0.15-0.25%가 적당하었다.

Cr은 12-14%를 함유시켜 강도와 인성을 향상시킬 뿐만 아니라, 윤활작용을하도록 하므로써 트랙터로 흙을 갈아엎을 때 흙과 보습과의 마찰을 줄일 수 있도록하여 트랙터에 걸리는 부하를 줄여 연료의 소모량을 감소시킬 수 있었다.

상기와 같은 본 발명 주강합금으로 제작한 트렉터용 보습의 HRC는 39-42정도로 종래의 보습용 합금재료에 비해 강도와 인성, 기계적 성질이 매우 양호하였다.(HRC가 39이하로 떨어지면 마모가 심하고 장애물에 부딪칠 때 파괴되지 않아 트랙터 자체에 문제가 발상하고, 43를 초과하면 장애물에 쉽게 파괴되어 부품교체 비용 및 교체 시간으로 인한 경제적인 손해가 발생됨), 이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

실시예 1

본발명에 사용된 원료금속은 Fe-6O.8%Cr, 99.8%Ni, Fe-67%Nb, Fe-85%Si, Fe-75%Mn, Fe-60%Mo, Fe-78%W, Fe-10%B,99.9%Bi, Mm은 CaO-Si-Al을 모합금으로 하여 첨가하고, 나머지는 Fe로 하였다.

이들 원료금속을 사용하여 0.15%의 C,O.7%의 Si,0.8%의 Mn,0.01%의 P,O.01%의 S,5.5%의 Ni,13%의 Cr,1%의 Mo,0.5%의 W,O.25%의 Nb,O.02%의 Mm,O.003%의 B,O.O1%의 Bi와 나머지 Fe를 150kg 고주파유도용해로에 마그네시아로 스템핑하여 용해하였다. 이때 Cr은 산화가 심하기 때문에 용해시간 중간에 첨가하고, Mm은 출탕하기 10분전에 투입하였다. 용탕이 진정된 다음 1580℃에서 출탕하여 셀몰드에 주입하여 보습을 제조하였다.

이와같이 제조된 보습을 기계적시험을 해본 결과 브리넬경도 39-42범위의 제품을 얻을 수 있었고, 제품벤딩시험(KSB0804)에서 450Okg을 얻을 수 있어 이를 실제 논경작용 트랙터에 장착하여 논을 경작해본 결과 종래의 보습제품보다 1.8-2배정도 내구성 및 사용수명이 연장되었다.

본 발명은 경제적이고, 저인성, 고내마모성 등 우수한 기계적 성질을 갖는 보습제조를 위한 주강합금으로, 이로 인해 제조된 보습은 고인성, 내마모성 등 우수한 기계적성질을 가지면서도, 저렴한 가격이므로 보습의 수명연장에 따른 교체시간 및 비용의 감소, 이로 인한 농가의 경제적 손실을 줄일 수 있는 것이다.

종래 날부분만 마모되면 교체하여야 하던 보습을 좀 더 사용할 수 있게 되어 사용수명이 현저히 길어지고, 합금원소의 적정한 배분으로 인해 주강합금의 가격도 낮아지게 되어 저렴한 가격이면서도, 기계적 성질이 매우 우수한 논경작을 위한 트랙터용 보습을 제공할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 논경작을 위한 트랙터의 보습용 주강합금에 있어서 중량%로 0.1-0.17%의 C,0.5-0.7%의 Si,0.5-0.8%의 Mn,0.01%의 P,0.01%의 S,5-6%의 Ni,12-14%의 Cr,1-2%의 Mo,0.5-1%의 W,0.15-0.25%의 Nb0.02-0.025%의 Mm,0.0005-0.003%의 B,0.0O5-0.01%의 Bi이며, 나머지는 불가피한 미량의 불순물성분을 제외한 Fe성분으로 구성되어짐을 특징으로 하는 논경작을 위한 트랙터의 보습용 주강합금