KR20110114249A - Method for manufacturing high speed steel powder compact - Google Patents

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KR20110114249A
KR20110114249A KR1020100033792A KR20100033792A KR20110114249A KR 20110114249 A KR20110114249 A KR 20110114249A KR 1020100033792 A KR1020100033792 A KR 1020100033792A KR 20100033792 A KR20100033792 A KR 20100033792A KR 20110114249 A KR20110114249 A KR 20110114249A
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speed tool
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안인섭
조권구
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박동욱
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경상대학교산학협력단
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    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
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Abstract

고속도 공구강 시편 제조 방법이 개시된다. 본 방법은, 고속도 공구강 분말을 방전 플라즈마 소결 시스템 내의 챔버에 투입하는 단계 및 기 설정된 소결 조건 하에서 고속도 공구강 분말을 압축하여, 고속도 공구강 시편을 소결하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 최소한의 공정으로 고속도 공구강 시편을 제작할 수 있게 된다. A method for producing high speed tool steel specimens is disclosed. The method includes injecting the high speed tool steel powder into a chamber in a discharge plasma sintering system and compressing the high speed tool steel powder under preset sintering conditions to sinter the high speed tool steel specimen. This makes it possible to produce high speed tool steel specimens in a minimal process.

Description

고속도 공구강 시편 제조 방법{Method for manufacturing High Speed Steel powder compact}Method for manufacturing High Speed Steel powder compact}

본 발명은 고속도 공구강 시편 제조 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 방전 플라즈마 소결 방법을 이용하여 고속도 공구강 시편을 제조하는 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a high speed tool steel specimen manufacturing method, and more particularly to a method for manufacturing a high speed tool steel specimen using the discharge plasma sintering method.

산업이 다변화되면서, 다양한 형태의 제품들이 개발 및 보급되고 있으며, 이러한 제품들을 제작하기 위한 산업용 기기들 역시 다양하게 개발되고 있다.As the industry diversifies, various types of products are being developed and distributed, and various industrial devices for manufacturing these products are also being developed.

특히, 각종 기계를 만드는 기계, 즉, 공작 기계들의 품질 역시 상당히 향상되었다. 따라서, 이러한 기계들을 만드는 재료의 품질에 대한 연구도 진행되고 있다.In particular, the quality of the machines making the various machines, ie machine tools, has also been significantly improved. Therefore, research into the quality of the materials making these machines is also underway.

그러한 재료들 중 하나가, 고속도 공구강(HSS : High Speed Steel)이다. 고속도 공구강이란 명칭은 그것이 발명되었을 때, 이전의 탄소 공구강이나 합금 공구강보다도 고속으로 사용할 수 있는 획기적인 공구 재료였기 때문에 붙여진 이름이다. 고속도 공구강은 텅스텐을 12 ~ 18% 함유하며 크롬·바나듐·코발트를 가한 텅스텐계(T 系)와, 텅스텐을 줄이고 몰리브덴을 가한 몰리브덴 계(M 系)의 것이 있다. One such material is High Speed Steel (HSS). The high speed tool steel was named because it was a revolutionary tool material that, when invented, could be used at a higher speed than previous carbon tool steels or alloy tool steels. High-speed tool steels contain tungsten-based tungsten (T system) containing 12 to 18% of tungsten and chromium vanadium cobalt, and molybdenum system (M system) to which tungsten is reduced and molybdenum is added.

고속도 공구강은 내마모성, 강도, 경도, 연성이 좋고 특히 고온특성이 좋으므로 고속절단에 많이 쓰인다. 고속도 공구강은 일반적으로 주조 법 보다는 분말 야금법으로 제조될 수 있다. 하지만, 일반적인 분말야금법으론 복잡하고 작은 부품을 제조하기 어려움이 있었다.High speed tool steels are often used for high speed cutting because they have high wear resistance, strength, hardness, ductility and especially high temperature characteristics. High speed tool steels can generally be produced by powder metallurgy rather than casting. However, in general powder metallurgy, it was difficult to manufacture complex and small parts.

특히, 이러한 고속도 공구강 중 특히 T42 공구강은 비커스 경도가 500 이상으로 높고, 조직의 밀도 역시 기공이나 결함이 거의 없는 100%에 가까운 밀도로 제작되어야 한다. In particular, among these high speed tool steels, especially the T42 tool steel has a high Vickers hardness of more than 500, and the density of the tissue should also be manufactured to a density close to 100% with almost no pores or defects.

이를 위해서, 종래에는 분말 야금 방법을 이용하여 특수 소결 과정을 거친 후, 조직을 변하지 않도록 유지하면서 경도 향상을 위하여 후속 열처리 과정을 거치는 방식으로 고속도 공구강 시편을 제작하였다.To this end, conventionally, a high-speed tool steel specimen was manufactured by a special sintering process using a powder metallurgy method, followed by a subsequent heat treatment process to improve hardness while maintaining the structure unchanged.

하지만, 이러한 종래 기술은 공정이 복잡하다는 어려움이 있었으며, 특히 여러 단계를 거치면서 세밀한 열처리 조작이 요구되어, 원하는 품질의 고속도 공구강 시편을 제작하기에 어려움이 있었다. However, such a prior art has a difficulty in that the process is complicated, and in particular, a detailed heat treatment operation is required through several steps, making it difficult to produce a high speed tool steel specimen of a desired quality.

따라서, 고품질의 고속도 공구강의 시편을 좀 더 편리한 방법으로 제작할 수 있는 방법에 대한 필요성이 대두되었다. Thus, there is a need for a method that can produce high quality tool steel specimens in a more convenient way.

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은 방전 플라즈마 소결 방법을 이용하여 고속도 공구강 시편을 제작하는 방법을 제공함에 있다.The present invention is in accordance with the above-described needs, an object of the present invention is to provide a method for producing a high speed tool steel specimen using the discharge plasma sintering method.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속도 공구강 시편 제조 방법은, 고속도 공구강 분말을 방전 플라즈마 소결 시스템 내의 챔버에 투입하는 단계, 기 설정된 소결 조건 하에서 상기 고속도 공구강 분말을 압축하여, 고속도 공구강 시편을 소결하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a method for manufacturing a high speed tool steel specimen includes the steps of injecting a high speed tool steel powder into a chamber in a discharge plasma sintering system, compressing the high speed tool steel powder under a predetermined sintering condition. Sintering the high speed tool steel specimen.

이 경우, 상기 소결 조건은,In this case, the sintering conditions,

온도 : 900℃ ~ 1150℃Temperature: 900 ℃ ~ 1150 ℃

압력 : 3000 ~ 4000kgfPressure: 3000 ~ 4000kgf

승온속도 : 100℃/minTemperature rise rate: 100 ℃ / min

소결 시간 : 10분Sintering time: 10 minutes

몰드 : 흑연Mold: Graphite

소결 분위기 : 10-2 torr 진공이 될 수 있으며, Sintering atmosphere: can be 10 -2 torr vacuum,

상기 고속도 공구강 분말은 T42 고속도 공구강 분말이 될 수 있다.The high speed tool steel powder may be a T42 high speed tool steel powder.

본 발명에 따르면, 방전 플라즈마 소결 방법을 이용하여 고속도 공구강의 시편을 간단하게 제작할 수 있게 된다. 특히, 방전 플라즈마 소결을 이용할 수 있는 최적의 소결 조건을 제공한다.According to the present invention, the specimen of the high speed tool steel can be easily manufactured by using the discharge plasma sintering method. In particular, it provides an optimum sintering condition that can utilize discharge plasma sintering.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속도 공구강 시편 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 T42 고속도 공구강 분말의 형상을 설명하기 위한 사진,
도 3은 소결 과정에서의 고속도 공구강 분말 간의 전류 흐름을 나타내는 도면,
도 4는 소결 온도에 따른 경도와 밀도를 비교한 그래프, 그리고,
도 5는 1100℃로 소결된 시편 표면을 촬영한 FESEM 사진을 나타낸다.
1 is a view showing the configuration of a high speed tool steel specimen manufacturing system according to an embodiment of the present invention,
2 is a photograph for explaining the shape of the T42 high speed tool steel powder,
3 is a view showing the current flow between the high speed tool steel powder in the sintering process,
4 is a graph comparing the hardness and density according to the sintering temperature, and
5 shows a FESEM photograph of the surface of the specimen sintered at 1100 ° C.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고속도 공구강 시편 제조 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a high speed tool steel specimen manufacturing system according to an embodiment of the present invention.

도 1의 시스템은, DC 펄스 생성부(10), 상부 압축부(20), 하부 압축부(30), 사이드 지지부(40), 챔버(50)를 포함한다. The system of FIG. 1 includes a DC pulse generator 10, an upper compression unit 20, a lower compression unit 30, a side support 40, and a chamber 50.

챔버(50)는 고속도 공구강 분말이 투입되어 시편으로 소출되는 구성을 의미한다. 도 1에서는 상부 압축부(20), 하부 압축부(30), 사이드 지지부(40)에 의해 둘러싸이는 부분을 챔버(50)로 지칭하고 있으나, 상부 압축부(20), 하부 압축부(30), 사이드 지지부(40) 등을 모두 포함하는 외부 챔버를 챔버로 지칭할 수도 있다. 설명의 편의를 위하여 참조부호 50으로 지정되는 부분을 챔버로 지칭하기로 한다. The chamber 50 refers to a configuration in which high-speed tool steel powder is injected into the specimen. In FIG. 1, the portion surrounded by the upper compression unit 20, the lower compression unit 30, and the side support part 40 is referred to as a chamber 50, but the upper compression unit 20 and the lower compression unit 30 are referred to as chambers 50. The outer chamber including all of the side supports 40 and the like may be referred to as a chamber. For convenience of description, the portion designated by the reference numeral 50 will be referred to as a chamber.

한편, 챔버(50)에는 챔버 내부를 진공 상태로 만들기 위한 에어 밸브(미도시) 또는 배기 펌프(미도시)가 마련될 수도 있다. 또한, 내부 챔버(50) 내부의 온도를 정확하게 센싱하기 위한 온도 센서 등이 부착될 수도 있다. 이러한 온도 센서(Thermo Couple)는 도 1에 도시된 바와 같이, 사이드 지지부(40) 등을 통해 내부 챔버(50) 내부와 연결될 수 있다. Meanwhile, the chamber 50 may be provided with an air valve (not shown) or an exhaust pump (not shown) for vacuuming the inside of the chamber. In addition, a temperature sensor may be attached to accurately sense the temperature inside the internal chamber 50. As shown in FIG. 1, the temperature sensor may be connected to the inside of the inner chamber 50 through the side support 40.

또한, 사이드 지지부(40)의 형상 및 상부 압축부(20), 하부 압축부(30)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 원통형 시편을 제작하기 위해서는 사이드 지지부(40)는 내부가 빈 원통형 튜브 형태가 될 수 있고, 상하부 압축부(20, 30)에 결합된 펀치 부분은 사이드 지지부(40) 내부를 압축하는 원기둥 형 구조가 될 수 있다. 반면, 정사각 또는 직사각 형태의 시편을 제작하기 위해서는 사이드 지지부(40)는 단면이 사각인 튜브 형태가 될 수 있고, 상하부 압축부(20, 30)의 펀치 역시 이에 대응되는 사각 기둥형 구조가 될 수 있다. 이 밖에도, 다양한 형상으로 구현될 수 있음은 물론이다.In addition, the shape of the side support portion 40 and the shape of the upper compression unit 20, the lower compression unit 30 may be variously changed. That is, in order to produce a cylindrical specimen, the side support portion 40 may be in the form of a hollow cylindrical tube, and the punch portion coupled to the upper and lower compression portions 20 and 30 may have a cylindrical shape for compressing the inside of the side support portion 40. It can be a structure. On the other hand, in order to produce a square or rectangular specimen, the side support portion 40 may be in the form of a tube having a square cross section, and the punches of the upper and lower compression portions 20 and 30 may also have a square columnar structure corresponding thereto. have. In addition, of course, it can be implemented in a variety of shapes.

이러한 상태에서 내부 챔버(50) 내에는 고속도 공구강 분말이 투입된다. 고속도 공구강 분말의 재료로는 T42 고속도 공구강이 사용될 수 있다. T42 고속도 공구강이란, 고속도 공구강 재료중 기존의 재료보다 Co와 V가 많이 함유된 것을 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 고속도 공구강 분말의 화학적 조성은 다음 표와 같이 이루어질 수 있다.In this state, the high speed tool steel powder is introduced into the internal chamber 50. As the material of the high speed tool steel powder, T42 high speed tool steel may be used. T42 high speed tool steel means that the high speed tool steel material contains more Co and V than conventional materials. According to one embodiment of the invention, the chemical composition of the high speed tool steel powder may be made as shown in the following table.

성분ingredient CC CrCr MoMo CoCo VV WW wt%wt% 1.271.27 4.184.18 3.503.50 9.509.50 3.363.36 9.599.59

표 1에 도시된 바와 같이, 고속도 공구강의 조성은 C, Cr, Mo, Co, V, W로 이루어질 수 있다. 그 조성 및 조성비는 표 1에 한정되지 않고, 다양한 형태로 변경될 수 있다.As shown in Table 1, the composition of the high speed tool steel may be made of C, Cr, Mo, Co, V, W. The composition and composition ratio are not limited to Table 1, and may be changed in various forms.

즉, T42 고속도 공구강 분말의 화학적 조성은 다음과 같이 구성될 수도 있다.That is, the chemical composition of the T42 high speed tool steel powder may be configured as follows.

CHEMICAL COMPOSITIONS (mass %)CHEMICAL COMPOSITIONS (mass%) SPECIFICATIONSPECIFICATION RESULTSRESULTS CC 1.200~1.3501.200-1.350 1.2711.271 SiSi MAX 0.40MAX 0.40 0.300.30 MnMn MAX 0.40MAX 0.40 0.280.28 PP MAX 0.030MAX 0.030 0.0080.008 SS MAX 0.030MAX 0.030 0.0060.006 NiNi MAX 0.25MAX 0.25 0.060.06 CrCr 3.80 ~ 4.503.80-4.50 4.184.18 MoMo 3.00 ~ 4.003.00-4.00 3.503.50 CuCu MAX 0.25MAX 0.25 0.030.03 CoCo 9.00 ~ 11.009.00 to 11.00 95.095.0 VV 3.00 ~ 3.703.00 to 3.70 3.363.36 WW 9.00 ~ 11.009.00 to 11.00 9.599.59 O (ppm)        O (ppm) REPORTREPORT 2,1002,100

또한, T42 고속도 공구강 분말의 특성은 다음 표와 같이 구성될 수도 있다.In addition, the characteristics of the T42 high speed tool steel powder may be configured as shown in the following table.

SCREEN ANALYSIS
(mass%)
SCREEN ANALYSIS
(mass%)
SPECIFICATIONSPECIFICATION RESULTSRESULTS
+30 +30 MAX 10.0MAX 10.0 5.75.7 30 ~ 20 30 to 20 MAX 15.0MAX 15.0 11.811.8 20 ~ 10 20 to 10 MAX 45.0MAX 45.0 31.531.5 -10 -10 MIN 40.0MIN 40.0 51.051.0 MEAN SIZE D50 MEAN SIZE D50 9.00~11.009.00-11.00 9.789.78 TAP DENSITYTAP DENSITY REPORTREPORT 4.314.31

도 2는 T42 고속도 공구강 분말의 형상의 일 예를 나타내는 사진이다. 도 2에 따르면, 분말은 다양한 사이즈 및 형상으로 마련될 수 있다.2 is a photograph showing an example of the shape of the T42 high speed tool steel powder. According to FIG. 2, the powder may be provided in various sizes and shapes.

이와 같이, 내부 챔버(50) 내에 고속도 공구강 분말이 투입되면, 기 설정된 소결 조건 하에서 소결이 이루어진다. 이에 따라, 방전 플라즈마 소결(Spark Plasma Sintering) 방법으로 고속도 공구강의 시편이 제조된다.As such, when the high-speed tool steel powder is introduced into the internal chamber 50, sintering is performed under preset sintering conditions. Accordingly, a specimen of high speed tool steel is manufactured by the spark plasma sintering method.

방전 플라즈마 소결 방법이란, 기계적인 압력을 가하면서 입자 사이에 직접 펄스 전기 에너지를 투입하여, 불꽃 방전에 의해 순간적으로 발생하는 고온 방전 플라즈마의 높은 에너지를 열확산 또는 전계 확산시켜 소결이 진행되는 방법을 의미한다. 압력과 가열을 동시에 행한다는 점에서 가압 소결(HIP : Hot Isostatic Press) 방법과 비슷하나, 이에 비해 저온, 단시간에 소결이 가능하다는 장점이 있다.The discharge plasma sintering method refers to a method in which sintering proceeds by thermally diffusing or electric field diffusion of high energy of a high-temperature discharge plasma instantaneously generated by spark discharge by applying pulse electric energy directly between particles while applying mechanical pressure. do. It is similar to the pressure sintering (HIP: Hot Isostatic Press) method in that pressure and heating are performed at the same time, but has the advantage of being capable of sintering at low temperature and in a short time.

고속도 공구강 분말이 내부 챔버(50) 내에 마련되면, 내부 챔버(50)에 연결된 배기 펌프(미도시) 또는 에어 밸브(미도시)를 조정하여, 내부 챔버(50) 내부의 분위기를 적절하게 조절한다. 일 예로, 내부 챔버 내부의 분위기는 10-2 torr 진공 정도로 조절될 수 있다.When the high speed tool steel powder is provided in the inner chamber 50, the exhaust pump (not shown) or the air valve (not shown) connected to the inner chamber 50 is adjusted to appropriately adjust the atmosphere inside the inner chamber 50. . For example, the atmosphere inside the inner chamber may be controlled to about 10 −2 torr vacuum.

이러한 상태에서 소결이 개시되면, 상부 압축부(20) 및 하부 압축부(30) 각각에 구비된 펀치가 내부 챔버(50) 내부 방향으로 이동하면서 압축이 이루어진다. 이 경우, 내부 챔버(50) 사이드에 배치된 사이드 지지부(40)가 압축을 지지하여, 고속도 공구강 분말이 전방향으로 압축되게 된다.When sintering is started in such a state, compression is performed while the punch provided in each of the upper compression part 20 and the lower compression part 30 moves in the inner direction of the inner chamber 50. In this case, the side support portion 40 disposed on the inner chamber 50 side supports the compression, so that the high-speed tool steel powder is compressed in all directions.

또한, 압축과 함께 DC 펄스 생성부(10)에서 생성된 전기 에너지가 상부 압축부(20) 측으로 인가된다. 즉, 전류가 상부 압축부(20) 및 하부 압축부(30) 사이를 흐르게 된다. 이 과정에서, 일부 전류는 사이드 지지부(40)를 따라 흐르지만, 일부 전류는 내부 챔버(50) 내부의 고속도 공구강 분말을 통해 흐르게 된다. 이는 고속도 공구강 분말 자체가 전도성을 가지기 때문이다.In addition, the electrical energy generated by the DC pulse generator 10 along with the compression is applied to the upper compression unit 20 side. That is, current flows between the upper compression unit 20 and the lower compression unit 30. In this process, some current flows along the side support 40, but some current flows through the high speed tool steel powder inside the inner chamber 50. This is because the high speed tool steel powder itself has conductivity.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 소결 조건은 다음과 같이 구현될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sintering conditions may be implemented as follows.

온도 : 900℃ ~ 1150℃Temperature: 900 ℃ ~ 1150 ℃

압력 : 3000 ~ 4000kgfPressure: 3000 ~ 4000kgf

승온속도 : 100℃/minTemperature rise rate: 100 ℃ / min

소결 시간 : 10분Sintering time: 10 minutes

몰드 : 흑연Mold: Graphite

소결 분위기 : 10-2 torr 진공Sintering atmosphere: 10 -2 torr vacuum

이에 따라, 소결된 고속도 공구강 시편의 경도는 상대 밀도가 99%인 경우에는 Hv 600, 상대 밀도가 88%인 경우에는 Hv 400 정도까지 구현될 수 있다.Accordingly, the hardness of the sintered high speed tool steel specimen may be realized up to about Hv 600 when the relative density is 99% and about Hv 400 when the relative density is 88%.

또한, 소결 상태의 입자 크기는 평균적으로 20 마이크론 정도가 될 수 있다.In addition, the particle size of the sintered state may be on the order of 20 microns on average.

도 3은 소결 과정에서 고속도 공구강 분말 입자를 타고 흐르는 전류 상태를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a current state flowing through the high speed tool steel powder particles in the sintering process.

도 3에 따르면, 전류는 각 입자의 표면을 따라 주변 입자측으로 전달되어 하부 압축부(30) 방향으로 흐르게 된다. 이에 따라, 입자와 입자가 접촉하는 곳에서는 도 3에 도시된 바와 같이 줄열(Joule's heat)이 발생한다. 입자 표면은 활성화되고 있으므로 원자가 쉽게 이동하여 열을 확산한다. 또한 입자끼리 접촉하는 곳은 줄열에 의해 온도가 높아져서, 소결 초기 시점부터 소성 유동 등을 일으켜 아주 빠른 속도로 치밀해지게 된다. 이에 따라, 급속도로 소결이 진행된다. According to FIG. 3, the electric current is transferred to the surrounding particles along the surface of each particle and flows toward the lower compression part 30. As a result, Joule's heat is generated as shown in FIG. 3 where the particles are in contact with each other. The particle surface is activated, so atoms move easily and spread heat. In addition, the temperature at which the particles contact each other increases due to Joule's heat, causing plastic flow, etc., from the initial point of sintering, and densifying at a very high speed. Thereby, sintering advances rapidly.

소결이 완료되면, 상부압축부(20), 하부압축부(30)는 다시 원 위치로 이동하여, 압축을 해제한다. 이에 따라, 내부 챔버(50) 내부에 존재하던 고속도 공구강의 소결 시편이 시스템 내부로 출력된다. 이 경우, 상부압축부(20), 하부압축부(30), 사이드 지지부(40)는 고속도 공구강 시편이 용이하게 도출될 수 있도록, 그라파이트(Graphite)로 이루어질 수 있다. When the sintering is completed, the upper compression unit 20, the lower compression unit 30 is moved back to the original position, to release the compression. As a result, the sintered specimen of the high speed tool steel existing in the inner chamber 50 is output to the system. In this case, the upper compression portion 20, the lower compression portion 30, the side support portion 40 may be made of graphite (Graphite) so that the high-speed tool steel specimen can be easily derived.

도 4는 소결 온도에 따른 경도와 상대 밀도를 비교한 그래프를 나타낸다.4 shows a graph comparing hardness and relative density according to sintering temperature.

도 4에 따르면, 소결 온도가 900℃일 때, 상대 밀도는 대략 76%정도가 되고, 경도는 200Hv가 된다. 또한, 소결 온도가 1000℃일 때는, 상대 밀도가 약 90%가 되고, 경도는 400Hv 정도가 된다. 또한, 소결 온도가 1100℃일 때는, 상대 밀도가 거의 100%에 육박하게 되고, 경도는 600Hv 정도 수준이 된다.According to FIG. 4, when the sintering temperature is 900 ° C., the relative density is about 76% and the hardness is 200 Hv. Moreover, when sintering temperature is 1000 degreeC, a relative density will be about 90% and hardness will be about 400 Hv. Moreover, when sintering temperature is 1100 degreeC, a relative density will be nearly 100% and hardness will be about 600 Hv level.

이와 같이 도 4의 그래프를 참고한다면, 소결 온도를 적절히 조절하여, 원하는 경도 및 상대 밀도를 가지는 고속도 공구강 시편을 제작할 수 있게 된다.As described above, referring to the graph of FIG. 4, by controlling the sintering temperature appropriately, a high speed tool steel specimen having a desired hardness and relative density can be manufactured.

도 5는 1100℃의 소결온도에서 얻어진 고속도 공구강 시편의 표면을 촬영한 FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscopy) 사진을 나타낸다. 도 5의 사진은 10000배 확대한 상태로 촬영한 사진이다. 도 5에서 흰 점과 같이 표시된 부분은, 시편을 이루는 입자 내부에 형성된 탄화물을 의미한다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 본 방법에 따라 제조된 고속도 공구강 시편은 그 구조가 치밀하여, 경도가 높은 상태임을 알 수 있다.FIG. 5 shows a FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy) photograph of the surface of a high speed tool steel specimen obtained at a sintering temperature of 1100 ° C. FIG. The photograph of FIG. 5 is the photograph taken in the state which expanded 10000 times. In FIG. 5, a portion indicated as a white dot means a carbide formed inside a particle forming a specimen. As can be seen in Figure 5, the high-speed tool steel specimen prepared according to the present method can be seen that the structure is dense, the hardness is high.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 단일 공정으로 고경도, 고밀도의 소재, 즉, 고속도 공구강 시편을 제조할 수 있게 된다.Thus, according to the present invention, it is possible to produce a high hardness, high density material, that is, a high speed tool steel specimen in a single process.

종래의 제조 방법들과 비교한 실험을 진행해 본 바, 다음과 같은 실험 결과를 확인할 수 있었다.As a result of the experiment compared to the conventional manufacturing method, the following experimental results were confirmed.

제조방법Manufacturing method 종래 PM법Conventional PM method MIM 법MIM method MIM 법MIM method HIP소결법HIP Sintering Law 방전 플라즈마소결법Discharge Plasma Sintering 방전 플라즈마 소결법
Discharge plasma sintering method
경도(Hv)Hardness (Hv) 530530 500500 350350 600600 600600 400400 상대밀도(%)Relative density (%) 9999 9595 8888 9999 9999 8888 MC 탄화물분포MC Carbide Distribution 석출Precipitation 석출Precipitation 석출Precipitation 석출 없음No precipitation M6C 탄화물 분포M6C Carbide Distribution 입계 석출Grain boundary precipitation 입계 석출Grain boundary precipitation 입계 석출Grain boundary precipitation 입내 석출Precipitation in the mouth

표 4에 따르면, 방전 플라즈마 소결 법에 의할 경우, 타 소결법에 비해 훨씬 더 간단한 공정을 거치면서도, 타 소결법에 비교할 때 같거나 더 우수한 경도 및 상대 밀도 특성을 얻을 수 있다. 또한, 600Hv, 99% 상대 밀도를 가지는 경우에는 MC 탄화물이 석출되지 않으며, M6C 탄화물도 입자 경계가 아닌 입자 내부에서 석출되는 특성을 가짐을 알 수 있다.According to Table 4, when the discharge plasma sintering method, a much simpler process than the other sintering method, it is possible to obtain the same or better hardness and relative density characteristics compared to the other sintering method. In addition, when the 600Hv, 99% relative density, MC carbide is not precipitated, it can be seen that M6C carbide also has the property of precipitation inside the particle, not the grain boundary.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 종래에 비해 훨씬 더 편리한 방법으로 고밀도, 고경도의 고속도 공구강 시편을 제작할 수 있게 된다. Thus, according to the present invention, it is possible to produce a high-density, high-hardness tool steel specimen in a much more convenient way than in the prior art.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져 서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiment, the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

10 : DC 펄스 생성부
20 : 상부 압축부
30 : 하부 압축부
40 : 사이드 지지부
50 : 내부 챔버
10: DC pulse generator
20: upper compression part
30: lower compression part
40: side support
50: inner chamber

Claims (2)

고속도 공구강 시편 제조 방법에 있어서,
고속도 공구강 분말을 방전 플라즈마 소결 시스템 내의 챔버에 투입하는 단계; 및
기 설정된 소결 조건 하에서 상기 고속도 공구강 분말을 압축하여, 고속도 공구강 시편을 소결하는 단계;를 포함하는 고속도 공구강 시편 제조 방법.
In the high speed tool steel specimen manufacturing method,
Injecting the high speed tool steel powder into a chamber in a discharge plasma sintering system; And
And compressing the high speed tool steel powder under a predetermined sintering condition to sinter the high speed tool steel specimen.
제1항에 있어서,
상기 소결 조건은,
온도 : 900℃ ~ 1150℃
압력 : 3000 ~ 4000kgf
승온속도 : 100℃/min
소결 시간 : 10분
몰드 : 흑연
소결 분위기 : 10-2 torr 진공이며,
상기 고속도 공구강 분말은 T42 고속도 공구강 분말인 것을 특징으로 하는 고속도 공구강 시편 제조 방법.
The method of claim 1,
The sintering conditions,
Temperature: 900 ℃ ~ 1150 ℃
Pressure: 3000 ~ 4000kgf
Temperature rise rate: 100 ℃ / min
Sintering time: 10 minutes
Mold: Graphite
Sintering atmosphere: 10 -2 torr vacuum,
The high speed tool steel powder is a high speed tool steel powder manufacturing method, characterized in that the T42 high speed tool steel powder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111136276A (en) * 2019-12-12 2020-05-12 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 Preparation method of high-speed steel cutter

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