KR20190041729A - Hardfacing method of press die - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프레스 금형의 표면 강화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 자동차, 조선, 항공 산업 분야 등에서 이용되는 고장력강판과 같은 고강도 소재의 프레스 성형용 프레스 금형의 표면 강화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface strengthening method of a press mold, and more particularly to a surface strengthening method of a press mold for press molding of a high strength material such as a high strength steel plate used in automobile, shipbuilding and aviation industries.
자동차, 조선, 항공 산업 분야에서 이용하는 부품이나 이를 제조하기 위한 프레스 금형(press die)은 기계적으로 내마모성, 강도 등의 특성이 높을 것이 요구된다. 이러한 고강도 부품을 가공하기 위해 기존 소재에 고경도를 위한 합금 원소들을 첨가하여 고성능의 금형을 개발하고 있지만, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V) 등과 같은 아주 고가의 합금원소를 이용하고 있으므로 금형 소재의 제작에도 많은 비용이 든다.Parts used in automobile, shipbuilding and aerospace industries, and press die for manufacturing the same are required to have high mechanical abrasion resistance and strength. In order to process these high-strength parts, high-performance molds have been developed by adding alloying elements for high hardness to existing materials. However, very expensive alloying elements such as molybdenum (Mo), tungsten (W) and vanadium So it is costly to manufacture the mold material.
비용을 절감하기 위해서 금형이나 공구 표면에 질화, 침탄 등의 개질을 통해서 기계적 특성을 향상시키고자 하고 있으나, 이러한 공정은 대부분 고진공 상태에서 긴 시간동안 수행되므로 생산성이 저하되는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 표면개질 방법은 긴 시간이 소요됨에도 불구하고, 표면의 경화층의 두께가 얇고, 경화층과 모재 사이의 결합력이 낮아 박리됨으로써 수명이 짧다.In order to reduce the cost, the mechanical properties are improved by modifying the surface of the mold or tool by nitriding, carburizing, etc. However, since such a process is performed for a long time in a high vacuum state, the productivity is deteriorated. In addition, although the surface modification method takes a long time, the thickness of the hardened layer on the surface is thin, and the bonding force between the hardened layer and the base material is low and peeled, thereby shortening the service life.
특히, 최근에는 국내외 자동차 시장에서 자동차 차체에 초고장력 강판을 적용하고 있는데, 높은 강도를 갖는 초고장력 강판의 성형에 이용되는 금형이 쉽게 파손되고, 금형의 마모율 또한 높아 금형의 수명이 단축되고 있다. 뿐만 아니라, 1.5 GPa급 이상의 초고강도강은 프레스 금형으로 피어싱, 트리밍 등의 전단(shear)성형이 불가하고, 고하중/고충격 프레스 금형을 강화하거나 보수를 위한 최적의 대안도 없는 상황이다.In particular, recently, a super high tensile strength steel sheet is applied to an automobile body in the domestic and overseas automobile market. The mold used for forming the super high tensile strength steel sheet with high strength is easily broken, and the wear rate of the mold is also high. In addition, shear forming such as piercing and trimming can not be performed in press molds with super high strength steel of 1.5 GPa or more, and there is no optimum alternative for strengthening or repairing high-load / high-impact press mold.
한편, 고속도 공구강(high speed tool steel)은 경도가 크고 내마모성이 매우 높기 때문에 표면 강화(hard facing)에 적합한 소재임에도 불구하고, 탄소 함유량이 높아서 모재에 경화층을 형성하고자 할 때 크랙(crack)이 발생하기 때문에 적층이 어렵다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 고속도 공구강은 고경도이지만 상대적으로 인성(toughness)이 낮아 치핑(chipping)과 같은 금형 깨짐이 빈번히 발생하는 단점도 갖고 있다.On the other hand, high speed tool steel has high hardness and high abrasion resistance, so it is suitable for hard facing. However, when the hard carbon layer is high and the hard layer is formed on the base material, There is a disadvantage that stacking is difficult. In addition, although high-speed tool steels have a high hardness and relatively low toughness, they often have a disadvantage that mold breakage such as chipping frequently occurs.
본 발명의 일 목적은 고속도 공구강을 이용하여 프레스 금형에 안정적인 표면 강화층을 형성하여 인성과 경도가 모두 향상된 프레스 금형을 제공할 수 있는 프레스 금형의 표면 강화 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of reinforcing a surface of a press mold capable of providing a press mold having improved toughness and hardness by forming a stable surface strengthening layer in a press mold by using high-speed tool steel.
본 발명의 일 목적을 위한 프레스 금형의 표면 강화 방법은 모재 구조물로서 준비된 프레스 금형을 예열시키는 예열 공정; 예열된 모재 구조물에 레이저를 이용하여 용융 풀을 형성하면서 고속도공구강 분말을 제공하여 모재 구조물에 표면 강화층을 형성하는 적층 공정; 및 상기 모재 구조물에 표면 강화층이 형성된 상태에서 ?칭 단계 및 템퍼링 단계를 순차적으로 수행하는 후열처리 공정을 포함한다.A method of reinforcing a surface of a press mold for an object of the present invention includes a preheating step of preheating a press mold prepared as a base material structure; A laminating step of forming a surface strengthening layer on the base material structure by providing a high-speed tool steel powder while forming a molten pool using a laser on the preheated base material structure; And a post-annealing process for sequentially performing the annealing step and the tempering step in a state where the surface strengthening layer is formed on the base material structure.
일 실시예에서, 상기 후열처리 공정을 거친 표면 강화층이 형성된 적층 영역의 경도는 적어도 60 HRc 이상이고, 샤르피 충격 테스트(Charpy impact test)에 의한 전체 충격 흡수 에너지가 2.0 J 이상이다.In one embodiment, the hardness of the lamination region where the surface-strengthening layer having undergone the post-heat treatment is formed is at least 60 HRc and the total impact absorption energy by Charpy impact test is 2.0 J or more.
일 실시예에서, 상기 후열처리 공정은 상기 적층 공정이 완료된 후에 1회의 ?칭 단계를 수행한 후 1회의 템퍼링 단계만 수행되도록 구성된다.In one embodiment, the post-heat treatment process is configured to perform only one tempering step after performing the single etching step after the laminating process is completed.
일 실시예에서, 상기 후열처리 공정의 ?칭 단계는 상기 표면 강화층의 적층 후에 1,000 내지 1,100℃까지 승온시키는 단계; 1,000 내지 1,100℃의 온도 조건에서 등온 상태로 유지하는 단계; 및 냉각시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 ?칭 단계의 냉각은 냉각 가스를 이용하여 500 내지 800℃/분의 냉각 속도로 기체 냉각(gas cooling)시키거나 대기 조건에서 공랭(air cooling)시킬 수 있다. 또한, 상기 1,000 내지 1,100℃까지 승온시키는 단계에서 승온 속도는 5℃/분이고, 등온으로 유지시키는 시간은 1 시간일 수 있다.In one embodiment, the step of post-annealing comprises raising the temperature of the surface-enhanced layer to between 1,000 and 1,100 ° C after lamination; Maintaining an isothermal state at a temperature of 1,000 to 1,100 DEG C; And cooling. At this time, the cooling in the quenching step may be performed by gas cooling at a cooling rate of 500 to 800 ° C / min using a cooling gas, or by air cooling at atmospheric conditions. In addition, the temperature raising rate may be 5 ° C / min in the step of raising the temperature to 1,000-1,100 ° C, and the time of maintaining the temperature at isothermal temperature may be one hour.
일 실시예에서, 상기 후열처리 공정의 템퍼링 단계는 ?칭 단계의 냉각 후에, 500 내지 600℃까지 승온시키는 단계; 500 내지 600℃의 온도 조건에서 등온 상태로 유지하는 단계; 및 노내 냉각(furnace cooling)시키는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of tempering the post-annealing process comprises heating to 500 to 600 ° C after cooling in a quenching step; Maintaining an isothermal state at a temperature of 500 to 600 DEG C; And furnace cooling.
일 실시예에서, 상기 모재 구조물은 AISI 1045(JIS S45C) 또는 AISI D2(SKD11)의 기계 구조용 탄소강으로 형성되고, 상기 고속도공구강 분말은 AISI M2 또는 AISI M4일 수 있다.In one embodiment, the parent material structure is formed of carbon steel for mechanical structure of AISI 1045 (JIS S45C) or AISI D2 (SKD11), and the high speed tool steel powder may be AISI M2 or AISI M4.
일 실시예에서, 상기 모재 구조물이 AISI D2(SKD11)이고, 상기 고속도공구강 분말은 AISI M4이며, ?칭 단계에서 1,050℃까지 승온된 후 등온 상태를 유지하며, 템퍼링 단계에서 550℃까지 승온된 후 등온 상태를 유지한 경우, 표면 강화층이 형성된 적층 영역의 경도가 적어도 60.3 HRc이고, 전체 충격 흡수 에너지가 2.8 J이다. 이때, 상기 예열 공정은 300℃ 내지 500℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the base material structure is AISI D2 (SKD11), the high speed tool steel powder is AISI M4, the isothermal state is maintained after the temperature is increased to 1,050 占 폚 in the quenching step, the temperature is raised to 550 占 폚 in the tempering step When the isothermal state is maintained, the hardness of the lamination region where the surface strengthening layer is formed is at least 60.3 HRc and the total impact absorption energy is 2.8 J. At this time, the preheating process may be performed at 300 ° C to 500 ° C.
일 실시예에서, 상기 예열 공정은 적어도 300℃ 이상에서 수행되되 500℃ 미만에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the preheating process may be performed at a temperature of at least 300 ° C but less than 500 ° C.
일 실시예에서, 상기 예열 공정을 300℃ 미만에서 수행하는 경우에 상기 적층 공정에 의해 형성되는 표면 강화층에 균열이 생기거나 계면 전체로 균열이 진전되고, 상기 예열 공정을 500℃ 초과에서 수행하는 경우에 과도한 입열로 인해 상기 적층 공정에 의해서 형성된 표면 강화층에 기공이 생기며, 상기 예열 공정을 300℃ 내지 500℃에서 수행하는 경우 표면 강화층에 균열의 생성, 균열의 진전 및 기공의 형성이 방지된다.In one embodiment, when the preheating process is performed at a temperature of less than 300 ° C, cracks may be generated in the surface-strengthening layer formed by the laminating process, cracks may develop in the entire interface, and the preheating process may be performed at a temperature higher than 500 ° C Pores are formed in the surface strengthening layer formed by the laminating step due to excessive heat input. When the preheating process is performed at 300 to 500 ° C, generation of cracks, development of cracks and formation of pores in the surface strengthening layer are prevented do.
본 발명에 따른 프레스 금형은, 상기에서 설명한 방법에 따라 표면이 강화된 것을 특징으로 한다.The press mold according to the present invention is characterized in that the surface is strengthened according to the method described above.
상기에서 설명한 본 발명의 프레스 금형의 표면 강화 방법에 따르면, 고속도 공구강을 이용하여 프레스 금형에 안정적인 표면 강화층을 형성하여 경도의 저하 없이 향상된 인성 특성을 갖는 프레스 금형을 제공할 수 있다. 특히, 열처리 공정에 의해서 압축 잔류 응력의 완화로 인해서 경도가 감소하는 것이 일반적이지만 본 발명에서는 ?칭-템퍼링 공정을 통해 후열처리 공정을 수행함으로써 인성을 향상시키되 경도의 감소 없이 프레스 금형의 표면 강화를 수행할 수 있는 장점이 있다.According to the surface strengthening method of the press mold of the present invention described above, it is possible to provide a press mold having improved toughness characteristics without lowering the hardness by forming a stable surface strengthening layer in the press mold using the high-speed tool steel. In particular, although hardness is generally reduced due to relaxation of compressive residual stress by a heat treatment process, in the present invention, a post-heat treatment process is performed through a quenching-tempering process to improve toughness, There is an advantage to be able to perform.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형의 표면 강화 방법에서의 적층 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형의 표면 강화 방법에서의 후열처리 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 비교 샘플 1과 샘플 1 내지 5 각각의 계면 특성 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 샘플 1과 비교 샘플 2 내지 4의 경도 특성평가 결과를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 샘플 1과 비교 샘플 2 내지 4의 내마모성 특성평가 결과를 나타낸 도면들이다.
도 8 및 도 9는 샘플 1과 비교 샘플 2 내지 4의 인성 특성평가 결과를 나타낸 도면들이다.
도 10은 초강도강 냉간 프레스 금형에 대해서 예열 공정 없이 적층 공정을 수행한 후 바로 템퍼링을 수행한 후의 파단면과, 300℃의 예열 공정, 적층 공정 및 후열처리 공정을 수행한 경우의 파단면을 비교하기 위한 사진들을 도시한 도면이다.1 is a view for explaining a laminating step in a surface strengthening method of a press die according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining a post-heat treatment process in a surface strengthening method of a press mold according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the results of analysis of the interfacial characteristics of Comparative Sample 1 and Samples 1 to 5, respectively.
4 is a graph showing the results of evaluating the hardness characteristics of Sample 1 and
Figs. 5 to 7 are diagrams showing the results of evaluating the wear resistance characteristics of Sample 1 and
Figs. 8 and 9 are views showing results of evaluation of toughness characteristics of Sample 1 and
FIG. 10 is a graph comparing the fracture profile after tempering immediately after the lamination process without the preheating process and the fracture profile when the preheating process, the lamination process and the post-heat treatment process are performed at 300 ° C for the ultra-high strength steel cold press die And FIG.
이하, 본 발명에 대해서 설명하기로 한다. 본 출원에서 본 발명의 설명을 위해서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the present invention will be described. The terminology used in describing the present invention in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term " comprises " or " having ", etc. is intended to specify that there is a feature, step, operation, element, part or combination thereof described in the specification, , &Quot; an ", " an ", " an "
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
본 발명에 따른 프레스 금형의 표면 강화를 위한 표면 강화 방법은, 준비된 모재 구조물을 예열하는 예열 공정, 예열된 모재 구조물에 대해서 표면 강화층을 형성하는 적층 공정, 및 표면 강화층이 적층된 모재 구조물에 대해서 수행하는 후열처리 공정을 포함한다.A surface strengthening method for strengthening the surface of a press mold according to the present invention includes a preheating process for preheating a prepared base material structure, a lamination process for forming a surface strengthening layer on the preheated base material structure, And a post-annealing process for performing annealing.
본 발명에서 이용하는 모재 구조물은 표면 강화의 대상이 되는 프레스 금형으로서, 모재 구조물을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않지만, 본 발명에서의 모재 구조물은 기계 구조용 모재로 이용되는 통상의 기계 구조용 탄소강으로 형성될 수 있다. 기계 구조용 탄소강으로서는, AISI 1045(JIS S45C), AISI D2(SKD11) 등을 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 초고장력 강판을 처리할 수 있는 프레스 금형의 모재 구조물로서 AISI D2를 이용할 수 있다.The base material structure used in the present invention is a press die to be subjected to surface strengthening, and the material forming the base material structure is not particularly limited, but the base material structure in the present invention is formed of ordinary carbon steel for mechanical structure used as a base material for mechanical structure . As the carbon steel for machine structure, AISI 1045 (JIS S45C), AISI D2 (SKD11) and the like can be used. In one embodiment, AISI D2 may be used as the base metal structure of a press mold capable of processing an ultra high strength steel sheet.
표면 강화를 위해서 모재 구조물을 준비하는 단계에서, 모재 구조물이 통상의 기계 구조용 탄소강으로 형성된 경우에 프레스 금형에서 강화가 필요한 부분에 표면 강화층을 형성할 수 있도록 모재 구조물을 가공할 수 있다. 예를 들어, 모재 구조물의 에지 부분에 절삭과 같은 기계 가공을 수행할 수 있다.In the step of preparing the base material for the surface strengthening, when the base material structure is formed of ordinary carbon steel for mechanical structure, the base material structure can be processed so that the surface strengthening layer can be formed at the portion to be reinforced in the press die. For example, machining such as cutting can be performed on the edge portion of the base material structure.
이하에서는, 준비된 프레스 금형의 표면 강화를 위한 표면 강화 방법에 대해서 단계별로 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the surface strengthening method for strengthening the surface of the prepared press mold will be described step by step.
(1) 예열 공정(1) Preheating process
먼저, 준비된 프레스 금형인 모재 구조물에 대해서 적층 공정을 수행하기 위한 전처리 단계로서 예열 공정을 수행한다. 예열 공정은 적어도 300℃ 이상의 온도에서 수행되되, 500℃를 초과하지 않는 조건에서 수행되는 것이 바람직하다.First, a preheating process is performed as a preprocessing step for performing a lamination process on a base material, which is a prepared press mold. The preheating process is preferably carried out at a temperature of at least 300 캜, but not exceeding 500 캜.
예열 공정의 이후에 수행되는 적층 공정에서는 모재 구조물에 대해서 국부적으로 직접 레이저를 이용하여 에너지를 가하는 공정을 연속 또는 불연속적으로 수회 수행한다. 이때, 레이저가 가해져서 모재 구조물에 적층 영역에 용융 풀(melting pool)이 형성되고, 고속도공구강(high speed tool steel) 분말 또한 용융되어 모재 구조물의 일부와 함께 급속 응고되는데, 레이저가 가해지는 동안은 급속히 가열되고 레이저가 통과한 직후에는 급속 냉각이 일어난다. 이러한 공정 중에서 모재 구조물과 고속도공구강의 이종소재간의 열팽창 계수의 차이 및 급속 응고에 따른 열응력 발생에 의해서 균열이 발생하게 되며, 특히, 적층 끝단부의 계면에서 더욱 큰 균열이 발생하게 되고, 아주 작은 균열로부터 계면 전체로 진전되면서 적층부 탈락(delamination)까지도 발생하게 되며, 이는 기계적 강도와 인성을 저하시키게 된다. 그러나, 본 발명에서와 같이 고속도공구강을 이용한 적층 공정 전에 이미 모재 구조물의 온도를 300℃ 내지 500℃ 정도로 예열시킴으로써 레이저가 통과한 후 냉각 단계에 진입하더라도 냉각 단계의 냉각 속도를 최대한 감소시켜, 열응력에 의한 결함 생성을 원천적으로 방지할 수 있다.In the laminating process performed after the preheating process, a process of applying energy locally using a direct laser to the base material structure is continuously or discontinuously performed several times. At this time, a laser is applied to form a melting pool in the deposition region of the base material structure, and the high speed tool steel powder is also melted and rapidly solidified together with a part of the base material structure. During the laser application, Immediately after rapid heating and laser passing, rapid cooling occurs. Among these processes, cracks are generated by the difference of the thermal expansion coefficient between the base material and the different materials of the high-speed tool steel and the occurrence of thermal stress due to the rapid solidification. In particular, a larger crack is generated at the interface of the lamination end, To delamination of the laminate portion as a whole advances to the interface, which may result in deterioration of mechanical strength and toughness. However, as in the present invention, the temperature of the base material structure is preheated to about 300 ° C to 500 ° C before the laminating process using the high-speed tool steel, so that the cooling rate in the cooling step is minimized even when the laser passes through the cooling step, It is possible to prevent defects from being generated.
예열 공정을 수행하지 않는 경우, 앞서 설명한 것과 같이 적층 영역에 전체적으로 결함이 생겨 탈락 현상이 생기고, 예열 공정을 300℃ 미만에서 수행하는 경우에는 예열 공정을 수행하지 않는 경우에 비해서는 균열의 발생이 감소하기는 하지만 조금의 균열이라도 존재하는 경우에는 계면 전체로 균열이 진전되므로 문제가 되므로, 예열 공정은 적어도 300℃ 이상에서 수행되어야 한다. 반면, 500℃ 초과에서 예열 공정을 수행하는 경우에는 오히려 과도한 입열로 인해서 모재 구조물의 용융과 냉각이 과도하게 발생되는 동시에 이 과정에서 발생한 불활성 기체가 냉각시에 미처 빠져나가지 못하고 잔류하여 다수의 기공들을 생성하게 한다. 이러한 기공들 또한 균열 발생 및 진전을 유발하고, 적층 계면에서의 접합 강도 및 인성을 저하시켜 전체적인 기계적 물성을 오히려 떨어뜨리게 되므로 500℃ 이하에서 예열 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In the case where the preheating process is not carried out, as described above, defects are generated in the entire stacking region, and the preheating process is performed at a temperature of less than 300 ° C, the occurrence of cracks is reduced However, if even a small number of cracks are present, it is a problem because the crack progresses to the entire interface. Therefore, the preheating process should be performed at least 300 ° C or more. On the other hand, when the preheating process is performed at a temperature higher than 500 ° C, the excessive heating of the base material causes excessive melting and cooling of the base material structure. At the same time, the inert gas generated during the process does not escape during cooling, . These pores may also cause crack initiation and propagation, lowering the bond strength and toughness at the lamination interface, thereby lowering the overall mechanical properties, so that it is preferable to perform the preheating process at 500 ° C or lower.
(2) 적층 공정(2) Laminating process
예열된 모재 구조물에 대해서, 레이저를 직접 조사하여 용융시켜 고속도공구강을 이용하여 표면 강화층을 형성하는 적층 공정을 수행한다. 예열된 모재 구조물에 레이저가 직접 조사되어 용융 풀이 형성되고, 레이저가 조사되는 과정에서 고속도공구강 분말이 함께 공급되어 용융 풀로 제공되므로 고속도공구강 용융물이 모재 구조물의 용융 풀과 용융 상태로 혼합되고 레이저가 다른 영역으로 지나가게 되면 해당 부분은 급속 응고됨에 따라서 치밀한 조직을 갖는 표면 강화층이 형성된다. 이러한 적층 공정에 대해서 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.The preheated base material structure is subjected to a laminating process in which a laser is directly irradiated and melted to form a surface strengthening layer using a high-speed tool steel. As the preheated base material structure is irradiated with a laser to form a melt pool, the high speed tool steel powder is supplied together with the laser powder to be supplied to the melt pool, so that the high speed tool steel melt is mixed with the molten pool and molten state of the base material structure, The surface hardened layer having a dense structure is formed as the portion is rapidly solidified. The laminating process will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형의 표면 강화 방법에서의 적층 공정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a laminating step in a surface strengthening method of a press die according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (a)를 참조하면, 적층 공정에 이용되는 장치는 레이저 빔을 모재 구조물의 표면에 직접 조사하여 모재 구조물에 용융 풀을 형성하면서 고속도공구강 분말을 공급하여 고속도공구강 용융물을 형성하여 용융 풀에 공급될 수 있도록 구비된다. 이때, 고속도공구강 분말의 이송 및 산화 방지를 위해서 파우더 가스(powder gas), 동축 가스(coaxial gas) 및 쉴딩 가스(shielding gas)가 함께 공급될 수 있다. 파우더 가스 및 동축 가스는 각각 아르곤(Ar)을 이용할 수 있다. 이때, 레이저 파워(laser power)는 700 내지 900 W일 수 있다.Referring to FIG. 1 (a), the apparatus used in the laminating process irradiates the laser beam directly onto the surface of the base material structure to form a molten pool in the base material structure, while supplying the high-speed tool steel powder to form a high- As shown in FIG. At this time, a powder gas, a coaxial gas and a shielding gas may be supplied together to prevent the transfer and oxidation of the high-speed tool steel powder. The powder gas and the coaxial gas may use argon (Ar), respectively. In this case, the laser power may be 700 to 900 W.
도 1의 (b)를 참조하면, 레이저는 국부적으로 에너지를 공급하는 점(point) 에너지원이므로 소정의 면적을 갖는 일면에 전체적으로 에너지를 공급하기 위해서는 레이저 빔을 스캐닝한다. 레이저 빔의 스캐닝 방향은 제1 방향일 수 있고, 제1 방향으로 1회의 스캐닝이 종료되면 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 레이저 빔을 이동시켜 다시 제1 방향 또는 제1 방향의 반대방향으로 두 번째 스캐닝이 수행될 수 있다. 이와 같은 스캐닝을 모재 구조물에서 표면 강화층을 형성해야하는 영역에 대해서 수회 반복하고, 이전 스캐닝 궤적과 중첩되도록 그 다음 스케닝이 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 방향의 스캐닝이 종료된 후에, 제2 방향으로 스캐닝을 하고 이전 스캐닝 다음에는 제1 방향으로 레이저 빔을 이동시켜 다시 제2 방향 또는 제2 방향의 반대방향으로 스캐닝을 수행하는 레이어-바이-레이어(layer by layer) 적층 과정을 통해서 모재 구조물의 표면에 표면 강화층이 형성된다. 따라서, 적층 영역에 표면 강화층이 형성된 후의 프레스 금형의 두께는 표면 강화층이 형성되지 않은 모재 구조물의 두께보다 두껍게 된다. 일례로, 레이어 바이 레이어에 의해서 7개의 층이 표면 강화층을 구성할 수 있다.Referring to FIG. 1 (b), since the laser is a point energy source for locally supplying energy, the laser beam is scanned in order to supply energy to the entire surface having a predetermined area. The scanning direction of the laser beam may be a first direction. When scanning is completed in the first direction, the laser beam is moved in a second direction perpendicular to the first direction, and then the laser beam is moved in the first direction or the opposite direction to the first direction A second scanning can be performed. Such scanning may be repeated several times over the area where the surface enhancement layer should be formed in the parent material structure, and the next scanning may be performed to overlap the previous scanning trajectory. In addition, after the scanning in the first direction is completed, the scanning is performed in the second direction, the scanning is performed in the second direction or the reverse direction in the second direction by moving the laser beam in the first direction after the previous scanning, A layer-by-layer lamination process forms a surface strengthening layer on the surface of the base material structure. Therefore, the thickness of the press mold after the surface strengthening layer is formed in the lamination region becomes thicker than the thickness of the base material structure where no surface strengthening layer is formed. By way of example, seven layers can constitute a surface enhancement layer by layer by layer.
본 발명에서 이용하는 고속도공구강 분말로서는 몰리브덴 기반의 고속도공구강인 AISI M4 분말이나 M2 분말을 이용할 수 있다. 이때, 고속도 공구강 분말을 구성하는 입자의 평균 직경은 100 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다.As the high-speed tool steel powder used in the present invention, a molybdenum-based high-speed tool steel, AISI M4 powder or M2 powder can be used. At this time, the average diameter of the particles constituting the high-speed tool steel powder may be from 100 mu m to 150 mu m.
상기에서 설명한 바와 같은 적층 공정을 통해서 모재 구조물의 표면에 표면 강화층이 형성되며, 표면 강화층의 두께는 모재 구조물의 두께 대비 10% 내지 30%일 수 있다. 표면 강화층의 두께가 모재 구조물의 두께 대비 10% 미만인 경우에는 모재 구조물의 기계적 특성 향상이 거의 없으며, 30% 초과의 경우에는 적층 공정에서 레이저에 노출되는 시간이 길어지고 고가의 고속도공구강 분말의 사용량이 많아지므로 경제성이 낮은 동시에 모재 구조물과의 접착 강도 또한 저하되는 문제가 있다.The surface strengthening layer may be formed on the surface of the base material structure through the lamination process as described above, and the thickness of the surface enhancement layer may be 10% to 30% of the thickness of the base material structure. When the thickness of the surface strengthening layer is less than 10% of the thickness of the parent material structure, mechanical properties of the parent material structure hardly improve. When the thickness of the surface strengthening layer is more than 30%, the exposure time to the laser in the laminating process becomes long, There is a problem that the economic efficiency is low and the bonding strength with the base material structure is also deteriorated.
(3) 후열처리 공정(3) Post-heat treatment process
상기와 같이 예열 공정 및 적층 공정을 거쳐 모재 구조물 상에 표면 강화층이 형성된 상태에서, 후열처리 공정을 수행한다. 후열처리 공정은 ?칭-템퍼링(quenching-tempering) 공정으로서 경도의 저하를 방지할 수 있으므로, 최종적으로는 경도 및 인성이 모두 확보되도록 프레스 금형을 표면 강화시킬 수 있다. 통상적으로 모재 기판에 대한 고속도 공구강의 적층 공정에 이어서 수행하는 열처리를 통해서 인성(toughness)이 향상될 수 있지만, 이와 동시에 열처리에 의해서 고속도 공구강의 성분 변화가 일어나 오히려 전체적인 경도가 저하되는 문제가 발생하는 것이 필연적이다. 하지만, 본 발명에서는, 적층 공정에 이어서 수행되는 후열처리 공정을 1회의 ?칭 단계와 1회의 템퍼링 단계로 구성하여 경도가 저하되는 것을 방지할 수 있어, 궁극적으로는 인성의 향상뿐만 아니라 높은 경도 또한 확보할 수 있는 장점이 있다. 1회의 ?칭 단계와 1회의 템퍼링 단계를 거침으로써 표면 강화층이 형성된 적층 영역의 경도는 적어도 60 HRc 이상이고, 전체 충격 흡수 에너지가 2.0 J 이상이 될 수 있다. 이와 같은 후열처리 공정에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.After the surface strengthening layer is formed on the base material structure through the preheating process and the laminating process as described above, the post heat treatment process is performed. The post heat treatment process can prevent the decrease in hardness as a quenching-tempering process, so that the press mold can be surface-strengthened so as to secure both hardness and toughness. Typically, the toughness can be improved by heat treatment performed subsequent to the step of laminating the high-speed tool steel to the base material substrate. At the same time, the heat treatment causes a change in the component of the high-speed tool steel, It is inevitable. However, in the present invention, it is possible to prevent the hardness from being lowered by constituting the post-heat treatment step performed subsequent to the laminating step with a single etching step and a single tempering step, thereby ultimately improving not only toughness but also high hardness There is an advantage that it can be secured. The hardness of the laminated region where the surface strengthening layer is formed by one step and one tempering step may be at least 60 HRc and the total impact absorbing energy may be 2.0 J or more. Such a post-heat treatment process will be described later with reference to Fig.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형의 표면 강화 방법에서의 후열처리 공정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining a post-heat treatment process in a surface strengthening method of a press mold according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 적층 공정 후에 수행되는 후열처리 공정은 크게 ?칭 단계와 템퍼링 단계로 구분할 수 있는데, 1번의 ?칭 단계 후에 1번의 템퍼링 단계를 수행한다. 각각의 ?칭 단계 및 템퍼링 단계를 2회 이상 수행하거나, ?칭-템퍼링 공정 사이클로 2회 이상 수행하더라도 긴 열처리 시간에 의해서 고속도 공구강의 성분 변화가 일어나 경도는 저하된다. 따라서 적층 공정 후에 수행되는 후열처리 공정은 1회의 ?칭 단계 후에 1회의 템퍼링 단계가 수반되어 일어나는 1번의 사이클 공정으로 한정한다.Referring to FIG. 2, the post-annealing process performed after the laminating process can be largely divided into a machining step and a tempering step, and one tempering step is performed after one machining step. The hardness is lowered due to a change in the composition of the high-speed tool steel due to the long heat treatment time even if the respective machining step and the tempering step are performed twice or more, or even if the work is performed twice or more in a machining-tempering process cycle. Therefore, the post-heat treatment process performed after the laminating process is limited to one cycle process in which one tempering step is performed after one crystallization step.
구체적으로, ?칭 단계를 위해서 적층 공정 후에 고속도공구강이 적층된 모재 구조물 자체의 온도를 1,000℃ 내지 1,100℃까지 승온시키고, 고온에서 일정 시간 방치한 후 냉각을 수행한다. 이때, 적층 공정 후에 1,000℃ 내지 1,100℃까지 승온시키는 공정은 5℃/분의 아주 느린 승온 속도로 서서히 수행한다. 1,000℃ 내지 1,100℃의 고온 조건에서는 1시간 정도 등온 상태로 유지할 수 있다. 등온 상태 유지 후에, 냉각하여 ?칭 단계를 종료할 수 있다. ?칭 단계의 냉각은 대기 중에서 방치되어 온도가 내려가도록 하는 공랭(air cooling)과 냉각 가스를 이용하는 기체 냉각(gas cooling)으로 수행될 수 있다. 공랭에서는 냉각 속도가 400℃/분일 수 있고, 60분 이상 수행될 수 있다. 질소 등의 냉각 가스를 이용하는 기체 냉각에서는 냉각 속도가 500℃/분 내지 800℃/분일 수 있다. ?칭 단계의 냉각은 공랭보다는 기체 냉각과 같은 급랭 조건에서 수행하는 경우에 잔류 오스테나이트의 존재를 최소화시킬 수 있으므로 경도 저하 없이 인성을 확보할 수 있는 바람직한 조건이 된다.Specifically, the temperature of the base material structure itself in which the high-speed tool steel is laminated after the laminating process is raised from 1,000 ° C to 1,100 ° C, and the cooling is performed after being left at a high temperature for a predetermined time. At this time, the step of raising the temperature from 1,000 占 폚 to 1,100 占 폚 after the laminating step is gradually performed at a very low temperature raising rate of 5 占 폚 / min. It can be kept in an isothermal state for about 1 hour at a high temperature of 1,000 to 1,100 ° C. After the isothermal state is maintained, the cooling step can be terminated. Cooling of the quenching step can be performed by air cooling which causes the temperature to drop in the atmosphere and gas cooling using cooling gas. In the case of air cooling, the cooling rate may be 400 ° C / min and may be performed for 60 minutes or more. In gas cooling using a cooling gas such as nitrogen, the cooling rate may be 500 ° C / min to 800 ° C / min. Cooling of the quenching step can minimize the presence of retained austenite when quenching conditions such as gas cooling are used rather than air cooling, which is a desirable condition for ensuring toughness without lowering hardness.
?칭 단계 후에 이어서 바로 템퍼링 단계로서 500℃ 내지 600℃까지 승온시키고, 일정 시간 등온 상태로 방치한 후 냉각을 수행하여 최종적으로 본 발명에 따른 후열처리 공정을 종료할 수 있다. 템퍼링 단계의 냉각은 가열로(furnace) 내에서 서서히 냉각하도록 노내 냉각(furnace cooling)으로 수행한다. 템퍼링 단계에서의 냉각은 ?칭 단계에서의 냉각과 달리 천천히 냉각되도록 함으로써 안정적으로 표면 강화층이 형성될 수 있다.After the heating step, the temperature is raised from 500 ° C to 600 ° C as a tempering step, the isothermal temperature is maintained for a predetermined time, and cooling is performed to finally complete the post-annealing process according to the present invention. The cooling of the tempering step is carried out by furnace cooling to cool slowly in the furnace. The cooling in the tempering step is allowed to cool slowly, unlike the cooling in the quenching step, so that the surface strengthening layer can be stably formed.
?칭 단계를 수행함에 따라 구형의 카바이드와 함께 마르텐사이트(martensite)의 형성을 이끌며, 잔류 오스테나이트(retained austenite)를 생성할 수 있다. 템퍼링 단계를 통해서 ?칭 단계에서 생성된 마르텐사이트가 템퍼링된 마르텐사이트(tempered martensite)가 되면서 표면 강화층의 인성이 부여될 수 있다. Carrying out the quenching step leads to the formation of martensite with spherical carbide and can produce retained austenite. Through the tempering step, the toughness of the surface strengthening layer can be imparted as the martensite produced in the quenching step becomes tempered martensite.
적층 공정의 후속으로 템퍼링만이 수행된 경우, 템퍼링을 통해서 템퍼링된 마르텐사이트의 존재, 즉 마르텐사이트의 연화(softening)로 인해 인성은 높아지는 동시에 마르텐사이트로부터 탄소가 제거되어 마르텐사이트의 함량이 감소하기 때문에 필연적으로 경도가 감소하게 된다. 하지만, 본 발명에 따르면 1회의 ?칭 단계와 1회의 템퍼링 단계를 순차적으로 1회 사이클만을 수행함에 따라, ?칭의 결과로 생성되는 마르텐사이트, 카바이드 및 잔류 오스테나이트가 템퍼링 단계를 거침으로써 잔류 오스테나이트는 부분적으로 마르테나이트가 되는 동시에 일부는 잔류 오스테나이트로 그대로 존재하여 템퍼링된 마르테나이트, 미세 카바이드 침전물 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조를 만드는 2차 경화가 일어나게 된다. 이에 따라, 본 발명에서는, 인성은 확보되면서도 경도가 저하되지 않는 표면 경화층을 생성할 수 있게 된다.In the case where only tempering is performed subsequent to the laminating step, the presence of tempered martensite through tempering, i.e., softening of martensite, increases the toughness and simultaneously removes carbon from the martensite to reduce the content of martensite Therefore, the hardness is inevitably reduced. However, according to the present invention, only one cycle of the casting step and the one of the tempering steps are sequentially performed one time, so that the martensite, carbide and retained austenite produced as a result of the quenching are subjected to the tempering step, Partially become martenite and some remain as retained austenite, resulting in a secondary hardening which results in a structure comprising tempered martenite, fine carbide precipitates and retained austenite. Thus, in the present invention, it is possible to produce a surface-hardened layer which does not deteriorate in hardness while securing toughness.
이하에서는, 실제 샘플의 제조 및 제조된 샘플의 특성 평가를 통해서 본 발명에 따라 제조된 샘플의 경도 및 인성 확보 효과를 확인하기로 한다.Hereinafter, the hardness and toughness securing effect of the sample prepared according to the present invention will be confirmed through production of an actual sample and evaluation of the characteristics of the prepared sample.
샘플 제조를 위한 조건Conditions for sample preparation
모재 기판으로서 두께가 10 mm(100 mm × 50 mm)인 AISI D2(Carpenter사에서 구입)를 이용하였고, 고속도공구강 분말로서 평균 입경이 120 ㎛인 AISI M4 분말을 이용하였다. AISI D2 및 AISI M4 분말 각각의 성분표는 하기 표 1과 같이 나타낸다. 표 1에서 각 성분의 단위는 중량%이다.AISI D2 (purchased from Carpenter) having a thickness of 10 mm (100 mm × 50 mm) was used as a base material substrate, and AISI M4 powder having an average particle diameter of 120 μm was used as a high-speed tool steel powder. AISI D2 and AISI M4 powder are shown in Table 1 below. In Table 1, the unit of each component is% by weight.
도 1의 (a)에서 보는 바와 같이 면적층을 위하여 단일 적층 트랙(single track) 너비 (1.0 mm)의 50%인 0.5 mm를 중첩하여 라인-바이-라인(line-by-line) 방식으로 지그재그 방향으로 면적층을 하였고, 단일 층의 높이는 약 0.25 mm로 7개의 층을 직교 방향으로 교차하면서 레이어-바이-레이어 방식으로 적층하였다. 최종적으로 얻은 적층 구조는 모재 기판 상에 10 mm×20 mm×1.5 mm의 3차원 크기를 갖는 것을 확인하였다. 레이저 빔을 조사하는 공정 조건은 하기 표 2와 같이 수행하였으며, 레이저 출력은 800 W로 고정하였고, 파우더 가스와 동축 가스로서 각각 아르곤 가스를 이용하였다.As shown in FIG. 1 (a), 0.5 mm, which is 50% of a single track width (1.0 mm), is superimposed for an area layer, and is line-by- Direction, and the single layer had a height of about 0.25 mm, and the seven layers were stacked in a layer-by-layer manner while crossing in the orthogonal direction. It was confirmed that the finally obtained laminate structure had a three-dimensional size of 10 mm × 20 mm × 1.5 mm on the base material substrate. Process conditions for irradiating the laser beam were as shown in Table 2, the laser power was fixed at 800 W, and argon gas was used as the powder gas and the coaxial gas, respectively.
샘플 1의 제조Preparation of Sample 1
모재 기판의 예열 온도를 300℃로 하였고, 상기와 같은 레이저를 이용한 적층 공정을 수행한 후, 도 2에 도시된 것과 같은 시간 및 온도 조건을 통해서 후열처리 공정인 ?칭-템퍼링 단계를 수행하여, 샘플 1을 제조하였다. 즉, ?칭 단계에서의 승온 속도를 5℃/분으로 하여 승온시켜 1,050℃의 온도에 도달하도록 하였으며, 1,050℃에서 등온 상태를 1시간동안 유지시켰으며, 냉각속도는 700℃/분으로 하였다. ?칭 단계 종료 후에, 템퍼링 단계를 위해서 다시 승온 속도를 5℃/분으로 하여 승온시켜 550℃에 도달하도록 하였으며, 550℃에서 등온 상태를 1시간동안 유지시킨 후 노내 냉각을 수행하여 템퍼링 단계를 종료하였다.After the pre-heating temperature of the base material substrate is set to 300 ° C, a laminating process using the laser as described above is performed, and then a post-annealing process is performed through time and temperature conditions as shown in FIG. 2, Sample 1 was prepared. That is, the temperature was raised to 1,050 ° C at a heating rate of 5 ° C / min in a quenching step, the isothermal state was maintained at 1,050 ° C for 1 hour, and the cooling rate was 700 ° C / min. After the completion of the quenching step, the temperature was raised to 550 ° C at a heating rate of 5 ° C / min for the tempering step. After the isothermal state was maintained at 550 ° C for 1 hour, the quenching step was terminated Respectively.
샘플 2 내지 5의 제조Preparation of
모재 기판의 예열 온도를 100℃, 200℃, 400℃ 및 500℃로 각각 수행한 것을 제외하고는 샘플 1의 제조와 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 2 내지 5를 제조하였다.
비교 샘플 1의 제조Preparation of Comparative Sample 1
모재 기판의 예열 없이 바로 레이저를 이용한 적층 공정을 수행한 후 노내 냉각을 수행하여, 비교 샘플 1을 얻었다.A laminating process using a laser was performed immediately without preheating the base material substrate, followed by cooling in the furnace to obtain a comparative sample 1.
예열 온도에 따른 표면 강화층의 계면 특성 확인Confirmation of interfacial properties of surface strengthening layer according to preheating temperature
상기와 같이 준비된 비교 샘플 1과 샘플 1 내지 5 각각의 계면 특성을 확인하기 위해서, 제조된 샘플들을 커팅하고 식각액으로 Nital(에탄올에 1% 질산)을 이용하여 5~10초간 식각하였고, 그 구조를 FE-SEM(7100F, JEOL 사, 일본)를 이용하여 촬영하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다.The prepared samples were cut and etched for 5 to 10 seconds using Nital (1% nitric acid in ethanol) as an etching solution in order to confirm the interfacial characteristics of each of Comparative Sample 1 and Sample 1 to 5 prepared as described above. FE-SEM (7100F, JEOL, Japan). The results are shown in Fig.
도 3은 비교 샘플 1과 샘플 1 내지 5 각각의 계면 특성 분석 결과를 나타낸 도면이다.3 is a graph showing the results of analysis of the interfacial characteristics of Comparative Sample 1 and Samples 1 to 5, respectively.
도 3을 참조하면, 예열하지 않은 샘플인 비교 샘플 1과 100℃에서 예열한 후 제조한 샘플 2에서 결함이 발생한 것을 확인할 수 있다. 이는 모재 기판의 열팽창계수(11.6×10-6/℃)와 적층 소재의 열팽창계수(9.5×10-6/℃) 차이에 의해서 발생하는 열응력에 기인하여 나타나는 것으로 볼 수 있다. 즉, 적층 영역에서 발생되는 냉각 과정에서의 수축 운동이 모재 기판에 의해서 구속되면서 발생되는 것으로, 특히 적층 끝단부의 계면에서 균열 발생을 유도한 것으로 볼 수 있다. 특히, 예열하지 않은 비교 샘플 1의 경우에는 거의 모든 영역이 부식된 것을 확인할 수 있다. 즉, 안정적으로 적층되지 않았으며 이에 따라 균열 사이로 식각액이 침투하여 심하게 모재 기판을 손상시킨 것으로 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that defects have occurred in Comparative Sample 1, which is a non-preheated sample, and
200℃에서 예열하여 제조한 샘플 3에서는 샘플 2에 비해서 현저하게 균열이 감소한 것을 확인할 수 있기는 하지만, 미미한 균열 또한 균열 진전에 의해서 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 적어도 300℃ 이상에서 예열하여 제조하는 것이 바람직하다.Sample 3 prepared by preheating at 200 占 폚 shows a remarkable reduction in cracking as compared with
비교 샘플 2 내지 4의 제조Preparation of
모재 기판에 대해서 M4의 적층 없이 샘플 1의 제조 공정에서의 후열처리 공정과 실질적으로 동일한 공정을 수행하여 비교 샘플 2(q-t D2)를 준비하였다.Comparative sample 2 (q-t D2) was prepared by performing substantially the same process as the post-heat treatment process in the production process of sample 1 without lamination of M4 on the base material substrate.
후열처리 공정을 수행하지 않고, 적층 공정 후에 바로 상온으로 냉각시켜 비교 샘플 3(M4)을 준비하였다.Comparative Example 3 (M4) was prepared by cooling to room temperature immediately after the laminating step without performing the post-heat treatment step.
예열 공정 및 적층 공정 후에 ?칭 단계를 생략하고 바로 노내 냉각에 의한 템퍼링 단계만을 수행하여 비교 샘플 4(t M4)를 준비하였다.Comparative sample 4 (t M4) was prepared by omitting the quenching step after the preheating process and the laminating process and performing only the tempering step by cooling in the furnace.
특성평가-1 및 결과: 경도(hardness)Characteristic evaluation-1 and result: hardness
경도 특성 평가를 위해서, 깊이-센싱 압입 테스트(Depth-sensing indentation test)를 HR-521 디지털 로크웰 경도 시험기(AKASHI사, 일본)를 이용하여 수행하였다. ASTM 표준 시험 방법 E18에 따라 147.1 N의 하중을 9초 동안 가하였다. 그 결과를 도 4에 나타낸다.For the evaluation of hardness characteristics, a depth-sensing indentation test was performed using a HR-521 digital Rockwell hardness tester (AKASHI, Japan). A load of 147.1 N was applied for 9 seconds according to ASTM Standard Test Method E18. The results are shown in Fig.
도 4는 샘플 1과 비교 샘플 2 내지 4의 경도 특성평가 결과를 나타낸 도면이다.4 is a graph showing the results of evaluating the hardness characteristics of Sample 1 and
도 4에서 q-t M4가 샘플 1을 나타내는 것으로, 샘플 1 및 비교 샘플 2 내지 4의 경도(단위 HRc)를 비교 검토하면, 후열처리의 수행 여부와 무관하게 M4가 증착된 경우에는 M4가 없는 비교샘플 2(q-t D2)에 비해서 경도 값이 높은 것을 확인할 수 있다. 종래의 연구 논문에 의하면, 높은 경도는 주로 마르텐사이트의 존재에 의한 특성에 기인한 것으로, 2차 경화는 마르텐사이트 구조 내부에서 침전된 카바이드에 의해서 발생하는 것으로 보고되어 있어, 증착 영역에서보다 높은 경도를 갖는 것은, 빠른 냉각 속도와 침전된 카바이드에 의해서 형성된 마르텐사이트에 의한 것으로 예상할 수 있다.In FIG. 4, qt M4 represents Sample 1, and the hardness (unit HRc) of Sample 1 and
즉, ?칭 및 템퍼링의 후열처리 공정에 의해서 반복적인 재가열이 일어나기 때문에 증착 영역에 카바이드와 템퍼링된 마르텐사이트가 형성되고, 마르텐사이트 구조 내의 침전된 카바이드의 2차 경화 메카니즘에 의해서 샘플 1의 경우에도 높은 경도를 갖는 것으로 볼 수 있다. 고속도공구강 M4의 카바이드는 주로 경질 및 안정한 MC(예를 들어, 탄화바나듐(VC)), M6C 및 M2C(예를 들어, 탄화몰리브덴(Mo2C))의 형태로 존재하는데, 고속도공구강에서 침전된 카바이드의 특성과 알려진 연구 결과를 토대로 할 때 카바이드는 바나듐이 풍부한 MC 탄화물, 몰리브덴이 풍부한 M6C/M2C 탄화물 및 크롬-풍부한 M7C3/M23C6 탄화물. 저온에서 침전된 탄화물은 미세한 침전물이 된다. 결과적으로, ?칭 및 템퍼링에 의한 2차 경화에 의해 마르텐사이트의 연화가 감소함으로써 경도가 저하되는 것이 방지된 것이라고 볼 수 있다.Namely, carbide and tempered martensite are formed in the deposition region because repetitive reheating takes place by the post-annealing process of etching and tempering, and in the case of Sample 1 by the secondary curing mechanism of the precipitated carbide in the martensite structure It can be seen that it has high hardness. Carbides of high speed tool steels M4 are mainly present in the form of hard and stable MCs (e.g., vanadium carbide (VC)), M 6 C and M 2 C (e.g. molybdenum carbide (Mo 2 C) Based on the characteristics of the carbide precipitated in the tool steel and the known studies, the carbide is vanadium-rich MC carbide, molybdenum-rich M 6 C / M 2 C carbide and chrome-rich M 7 C 3 / M 23 C 6 carbide. The carbide precipitated at low temperature becomes a fine precipitate. As a result, it can be considered that the softening of the martensite is reduced by the secondary hardening by brazing and tempering, and the hardness is prevented from being lowered.
도 4에서는 본 발명에 따른 샘플 1과 비교 샘플 4(t M4) 모두 비교 샘플 2(q-t D2)에 비해서 높은 경도를 나타내는 반면, 비교 샘플 3(M4)에 비해서는 낮게 나타난 것을 확인할 수 있다.In FIG. 4, both Sample 1 and Comparative Sample 4 (t M4) according to the present invention show higher hardness than Comparative Sample 2 (q-t D2), but lower than Comparative Sample 3 (M4).
통상의 열처리 공정에서는 템퍼링된 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 존재에 의해서 경도의 감소가 야기되고, 형성된 대부분의 마르텐사이트가 템퍼링된 마르텐사이트로 변형되는 경우에도 경도가 감소한다. 통상의 열처리 공정에서 템퍼링 공정을 거치는 동안 마르텐사이트의 탄소는 포획되어, 세멘타이트(cementite) 또는 카바이드로 침전 될 수 있다. 다양한 유형의 카바이드가 침전되지만, 이러한 카바이드의 존재가 탄소 원자가 손실되어 마르텐사이트의 함량이 감소된 것에 의한 경도 저하를 보상해주기도 어렵다. 이를 해결하기 위해서 고온에서의 긴 템퍼링 공정을 수행해보는 것을 고려해볼 수 있지만 이러한 긴 열처리 공정은 오히려 증착 동안 발생하는 잔류 응력을 상당히 감소시키므로 경도가 감소된다.In the conventional heat treatment process, the presence of tempered martensite and retained austenite causes a decrease in hardness, and even when most of the formed martensite is transformed into tempered martensite, the hardness decreases. During the normal tempering process, the carbon in the martensite can be trapped and precipitated as cementite or carbide during the tempering process. Although various types of carbides are precipitated, it is difficult to compensate for the decrease in hardness due to the decrease in the content of martensite due to the loss of carbon atoms in the presence of such carbides. To solve this problem, it can be considered to perform a long tempering process at a high temperature, but such a long annealing process rather reduces the residual stress caused during the deposition, thereby decreasing the hardness.
하지만, 본 발명에 따른 샘플 1의 경도는 비교 샘플 2(q-t D2)에 비해서 높은 경도를 나타내고 비교 샘플 4(t M4) 및 비교 샘플 3(M4)과 유사한 수준의 경도를 유지하고 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 공정을 수행하여 얻은 샘플 1은 인성의 증가에 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있을 수밖에 없는 경도의 감소가 방지되어 인성은 향상되고 경도 또한 확보할 수 있는 장점이 있음을 확인할 수 있다.However, it can be seen that the hardness of the sample 1 according to the present invention shows a higher hardness than the comparative sample 2 (qt D2) and maintains a hardness similar to that of Comparative Sample 4 (t M4) and Comparative Sample 3 (M4) have. That is, the sample 1 obtained by carrying out the process according to the present invention has an advantage that toughness can be improved and hardness can be secured by preventing a decrease in hardness which is in a trade-off relationship with an increase in toughness can confirm.
특성평가-2 및 결과: 내마모성Characteristic evaluation-2 and result: Abrasion resistance
마모 특성을 평가하기 위해서 볼-온-디스크 마모 시험기(Balll-on-disk wear tester, R&B사, 한국)를 사용했다. 볼은 147.1 N (15 kgf) 하중과 10.49 rad/s (100 rpm) 회전 속도의 조건으로 10분 동안 샘플의 상부 표면에서 회전되도록 설정되었다. 원자힘 현미경(atomic force microscope, AFM)로서 Alpha Step Stylus Profiling System(Dektak XT Series; Bruker사, 미국)을 사용하여 마모 트랙의 폭과 깊이를 측정하였다. 그 결과를 도 6 내지 도 9에 나타낸다.A ball-on-disk wear tester (R & B Corp., Korea) was used to evaluate the wear characteristics. The balls were set to rotate at the top surface of the sample for 10 minutes under conditions of a load of 147.1 N (15 kgf) and a rotational speed of 10.49 rad / s (100 rpm). The width and depth of the wear track were measured using an Alpha Step Stylus Profiling System (Dektak XT Series; Bruker, USA) as an atomic force microscope (AFM). The results are shown in Figs. 6 to 9. Fig.
도 5 내지 도 7은 샘플 1과 비교 샘플 2 내지 4의 내마모성 특성평가 결과를 나타낸 도면들이다.Figs. 5 to 7 are diagrams showing the results of evaluating the wear resistance characteristics of Sample 1 and
도 5에서, (a)는 비교 샘플 2(q-t D2), (b)는 비교 샘플 3(M4), (c)는 샘플 1, (d)는 비교 샘플 4(t M4)에 대해서 볼-온-디스크 마모 테스트 후의 마모 궤적을 나타낸 사진이고, 도 6은 마모 상처 프로파일을 나타낸 것이고, 도 7은 볼-온-디스크 마모 테스트 후의 마모 깊이를 나타낸 것이다.In FIG. 5, (a) shows the comparison sample 2 (qt D2), (b) shows the comparison sample 3 (M4) FIG. 6 is a photograph showing the wear profile after the disk wear test, FIG. 6 is a profile showing the wear profile, and FIG. 7 is the depth of wear after the ball-on-disk wear test.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 비교 샘플 2(q-t D2)가 가장 큰 부피 손실을 나타냄을 확인할 수 있고, 샘플 1(q-t M4)은 비교 샘플 2(q-t D2)에 비해서 마모가 적은 것을 확인할 수 있다.5 to 7, it can be seen that the comparative sample 2 (qt D2) exhibits the greatest volume loss and that Sample 1 (qt M4) has less wear than the Comparative Sample 2 (qt D2) have.
특성평가-3 및 결과: 인성(toughness)Characteristic evaluation-3 and result: Toughness
파괴에 대한 저항성인 인성을 평가하기 위해, 샤르피 충격 시험(Charpy impact test)을 수행하였다. 고압 프레스 금형(die)에서 균열(crack)은 캐비티 표면에서 시작하여 금형 내부로 전파되므로, 고압 공구에서 균열의 시작과 전파의 특성을 고려할 때 V-노치는 샘플의 적층 영역에서 절단되었다. 충격 시험은 샤르피 충격기를 사용하여 상온에서 수행하였으며 충격 에너지, 충돌 속도 및 충돌 각은 각각 50J, 3.8 m/s 및 150ㅀ로 설정되었다. 충격 흡수 에너지는 충격 시험 후에 계산되었고, 파단면(fracture surface)의 형태는 FE-SEM을 사용하여 확인하였다. 그 결과를 도 8 및 도 9에 나타낸다.In order to evaluate the toughness, which is resistant to breakage, a Charpy impact test was performed. The cracks in the high-pressure press die begin at the cavity surface and propagate inside the mold, so the V-notch was cut in the lamination region of the sample, taking into consideration the crack initiation and propagation characteristics in the high-pressure tool. Impact energy, impact velocity and collision angle were set at 50J, 3.8m / s and 150 각각, respectively, using Charpy Impactor at room temperature. The impact absorption energy was calculated after the impact test, and the shape of the fracture surface was confirmed using FE-SEM. The results are shown in Fig. 8 and Fig.
도 8 및 도 9는 샘플 1과 비교 샘플 2 내지 4의 인성 특성평가 결과를 나타낸 도면들이다.Figs. 8 and 9 are views showing results of evaluation of toughness characteristics of Sample 1 and
도 8은 파단면의 형태를 나타낸 것이고, 도 9는 샤르피 충격 테스트 결과 전체 흡수된 에너지를 나타낸 것으로서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 증착 영역에서 큰 소성 변형이 없어 모든 샘플들이 쉽게 부서지지만, ?칭-템퍼링된 경우의 전체 충격 흡수 에너지가, 2.8 J로서 가장 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는 다른 비교 샘플 1 내지 3의 경우에 최대 1.79 J로서 2.0 J을 넘지 못하는 것에 비해서 현저하게 증가된 인성 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 후열처리 되지 않은 경우에 비해서 70%의 인성 증가를 나타냄을 확인할 수 있다.FIG. 8 shows the shape of the fracture surface. FIG. 9 shows the total absorbed energy as a result of the Charpy impact test. Referring to FIGS. 8 and 9, since there is no large plastic deformation in the deposition region, It can be seen that the total shock absorbed energy in case of quenching-tempered is the highest as 2.8 J. It can be confirmed that this shows a remarkably increased toughness characteristic as compared with the case of the other Comparative Samples 1 to 3, which does not exceed 2.0 J at the maximum of 1.79 J. In particular, it can be confirmed that the toughness is increased by 70% as compared with the case without post-heat treatment.
비교샘플 5의 제조 및 특성평가Preparation and Characterization of Comparative Sample 5
도 5와 도 9의 결과에서 도시되지는 않았으나, 템퍼링 공정을 생략한 것을 제외하고는 샘플 1의 제조와 실질적으로 동일한 공정을 수행하여 얻은 비교샘플 5에 대해서 경도 및 인성 평가를 수행한 결과, 비교샘플 5에 대해서는 경도(HRc)가 비교샘플 2 내지 4와 본 발명에 따른 샘플 1의 값보다 높게 나타나고, 특히 비교샘플 4보다도 현저하게 높은 값을 나타내는 동시에, 인성 특성을 평가할 수 있는 지표인 샤르피 충격 시험에 의한 전체 충격 흡수 에너지는 비교샘플 4보다 낮은 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 즉, 예열 공정, 적층 공정 및 ?칭 공정만을 통해서 얻은 비교샘플 5의 경우에는 매우 높은 경도는 확보되지만 인성 특성이 매우 낮아 작은 충격에도 쉽게 파괴되는 것을 확인함으로써, 경도와 인성을 모두 높은 수준으로 확보하기 위해서는 예열 공정, 적층 공정 및 후열처리 공정을 모두 거치되 후열처리 공정에서도 ?칭 단계와 템퍼링 단계가 모두 필수적으로 수반되어야 본 발명에서 이루고자 하는 목적을 달성할 수 있는 효과를 나타냄을 알 수 있다.Although not shown in the results of FIGS. 5 and 9, the hardness and toughness evaluation was performed on the comparative sample 5 obtained by performing substantially the same process as the production of the sample 1, except that the tempering process was omitted. As a result, For Sample 5, the hardness (HRc) was found to be higher than that of
파단면 확인Confirm the fracture plane
도 10은 초강도강 냉간 프레스 금형에 대해서 예열 공정 없이 적층 공정을 수행한 후 바로 템퍼링을 수행한 후의 파단면과, 300℃의 예열 공정, 적층 공정 및 후열처리 공정을 수행한 경우의 파단면을 비교하기 위한 사진들을 도시한 도면이다.FIG. 10 is a graph comparing the fracture profile after tempering immediately after the lamination process without the preheating process and the fracture profile when the preheating process, the lamination process and the post-heat treatment process are performed at 300 ° C for the ultra-high strength steel cold press die And FIG.
도 10에서, (a)가 예열 공정 없이 적층 공정을 수행한 후 바로 템퍼링을 수행한 경우를 나타낸 것이고, (b)가 300℃의 예열 공정, 적층 공정 및 후열처리 공정을 수행한 경우를 나타낸 것이다.10 (a) shows a case where tempering is performed immediately after a laminating process without a preheating process, and FIG. 10 (b) shows a case where a preheating process, a laminating process, and a post-heat treatment process are performed at 300 ° C .
도 10을 참조하면, (a)의 경우에는 치핑과 스크래치가 발생하며 버(burr) 도한 존재하는 것을 확인할 수 있으나, 본 발명에 따른 (b)의 경우에는 예열 공정 및 후열처리 공정에 의해서 매끈하고 버 발생이 최소화된 안정적인 상태로 표면 강화가 수행된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that chipping and scratches occur and burrs are present in the case of (a), but in the case of (b) according to the present invention, the preheating process and the post- It can be confirmed that the surface strengthening is performed in a stable state in which burr occurrence is minimized.
샘플 6 및 비교샘플 6의 제조Preparation of
?칭 단계에서의 냉각을 공랭(air cooling)으로 60분간 수행한 것을 제외하고는 샘플 1의 제조와 실질적으로 동일한 공정을 통해서 본 발명에 따른 샘플 6을 얻었다.
또한, 예열 공정 적층 공정 후에 후열처리 공정에서 템퍼링 단계 없이 ?칭 단계만을 수행한 것을 제외하고는 샘플 6의 제조와 실질적으로 동일한 공정을 통해서 비교샘플 6을 얻었다.Also,
샘플 6과 비교샘플 6의 경도 및 인성 특성 평가Evaluation of Hardness and Toughness Properties of
샘플 6과 비교샘플 6 각각에 대해서 샘플 1에 대한 경도 및 인성 특성 평가를 위한 시험과 동일한 실험을 수행하였다.The same experiment as that for evaluating the hardness and toughness characteristics of Sample 1 was performed for each of
그 결과, 샘플 6의 경도는 58.23 HRc를 나타냈고, 충격 흡수 에너지는 1.38 J인 것을 확인하였고, 비교샘플 6의 경우에는 경도가 64.76 HRc이었으며 충격 흡수 에너지는 1.27 J이었다.As a result, the hardness of
샘플 1의 결과와 비교하여 샘플 6의 충격 흡수 에너지는 낮은 값을 나타내므로 ?칭 단계에서 공랭보다는 기체 냉각이 높은 인성 특성을 나타내도록 하는데 더 유리한 것을 확인할 수 있다.Compared with the result of Sample 1, the shock absorption energy of
비록 샘플 6의 인성 특성은 비교샘플 2 및 3보다는 낮은 수치를 나타내지만 비교샘플 6보다는 높은 값을 나타내는 것을 확인함을 통해서, 후열처리 공정으로서 ?칭 단계 후에 템퍼링 단계가 수반되어야만 인성 특성이 높아지는 것이고 ?칭 단계와 템퍼링 단계 중 어느 하나의 단계만으로는 인성 특성과 경도를 모두 최적화시킬 수 없다는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에서와 같이 예열 공정 및 적층 공정 후에는 ?칭 단계와 템퍼링 단계가 순차적으로 1회씩 수행되는 후열처리 공정을 거쳐야만 인성 특성과 경도를 모두 최적화시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있는 근거가 된다.Although it is confirmed that the toughness of
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
Claims (13)
예열된 모재 구조물에 레이저를 이용하여 용융 풀을 형성하면서 고속도공구강 분말을 제공하여 모재 구조물에 표면 강화층을 형성하는 적층 공정; 및
상기 모재 구조물에 표면 강화층이 형성된 상태에서 ?칭 단계 및 템퍼링 단계를 순차적으로 수행하는 후열처리 공정을 포함하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
A preheating step of preheating a press mold prepared as a base material structure;
A laminating step of forming a surface strengthening layer on the base material structure by providing a high-speed tool steel powder while forming a molten pool using a laser on the preheated base material structure; And
And a post-heat treatment step of sequentially performing a quenching step and a tempering step in a state that the surface strengthening layer is formed on the base material structure,
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 후열처리 공정을 거친 표면 강화층이 형성된 적층 영역의 경도는 적어도 60 HRc 이상이고,
샤르피 충격 테스트(Charpy impact test)에 의한 전체 충격 흡수 에너지가 2.0 J 이상인 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
The hardness of the lamination region where the surface strengthening layer after the post-heat treatment process is formed is at least 60 HRc or more,
Characterized in that the total impact absorption energy by the Charpy impact test is 2.0 J or more.
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 후열처리 공정은
상기 적층 공정이 완료된 후에 1회의 ?칭 단계를 수행한 후 1회의 템퍼링 단계만 수행되도록 구성된 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
The post-heat treatment process
Characterized in that after the laminating step is completed, only one tempering step is performed after performing the single quenching step.
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 후열처리 공정의 ?칭 단계는
상기 표면 강화층의 적층 후에 1,000 내지 1,100℃까지 승온시키는 단계;
1,000 내지 1,100℃의 온도 조건에서 등온 상태로 유지하는 단계; 및
냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
The step of performing the post-heat treatment process includes
Raising the temperature of the surface strengthening layer to 1,000 to 1,100 ° C after lamination;
Maintaining an isothermal state at a temperature of 1,000 to 1,100 DEG C; And
Characterized in that it comprises a step of cooling
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 ?칭 단계의 냉각은
냉각 가스를 이용하여 500 내지 800℃/분의 냉각 속도로 기체 냉각(gas cooling)시키거나 대기 조건에서 공랭(air cooling)시키는 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
5. The method of claim 4,
The cooling of the step
Characterized in that it is cooled by gas cooling at a cooling rate of 500 to 800 DEG C / min using a cooling gas or by air cooling at atmospheric conditions.
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 1,000 내지 1,100℃까지 승온시키는 단계에서 승온 속도는 5℃/분이고,
등온으로 유지시키는 시간은 1 시간인 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
5. The method of claim 4,
In the step of raising the temperature to 1,000 to 1,100 ° C, the temperature raising rate is 5 ° C /
Lt; RTI ID = 0.0 > 1 < / RTI > hour,
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 후열처리 공정의 템퍼링 단계는
?칭 단계의 냉각 후에, 500 내지 600℃까지 승온시키는 단계;
500 내지 600℃의 온도 조건에서 등온 상태로 유지하는 단계; 및
노내 냉각(furnace cooling)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
The tempering step of the post heat treatment step
Raising the temperature to 500 to 600 ° C after cooling in a quenching step;
Maintaining an isothermal state at a temperature of 500 to 600 DEG C; And
Characterized in that it comprises furnace cooling.
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 모재 구조물은 AISI 1045(JIS S45C) 또는 AISI D2(SKD11)의 기계 구조용 탄소강으로 형성되고,
상기 고속도공구강 분말은 AISI M2 또는 AISI M4인 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
The base material structure is formed of carbon steel for mechanical structure of AISI 1045 (JIS S45C) or AISI D2 (SKD11)
Characterized in that the high-speed tool steel powder is AISI M2 or AISI M4.
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 모재 구조물이 AISI D2(SKD11)이고, 상기 고속도공구강 분말은 AISI M4이며, ?칭 단계에서 1,050℃까지 승온된 후 등온 상태를 유지하며, 템퍼링 단계에서 550℃까지 승온된 후 등온 상태를 유지한 경우,
표면 강화층이 형성된 적층 영역의 경도가 적어도 60.3 HRc이고, 전체 충격 흡수 에너지가 2.8 J인 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
AISI D2 (SKD11) was used as the base material, AISI M4 was used as the high-speed tool steel powder, the isothermal state was maintained after the temperature was increased to 1,050 ° C. in the quenching step, the temperature was increased to 550 ° C. in the tempering step, Occation,
Characterized in that the hardness of the lamination region in which the surface-strengthening layer is formed is at least 60.3 HRc and the total impact absorption energy is 2.8 J,
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 예열 공정은 300℃ 내지 500℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
10. The method of claim 9,
Characterized in that the preheating step is carried out at 300 ° C to 500 ° C.
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 예열 공정은 적어도 300℃ 이상에서 수행되되 500℃ 미만에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the preheating step is carried out at a temperature of at least 300 [deg.] C but less than 500 [
A method of strengthening the surface of a press die.
상기 예열 공정을 300℃ 미만에서 수행하는 경우에 상기 적층 공정에 의해 형성되는 표면 강화층에 균열이 생기거나 계면 전체로 균열이 진전되고,
상기 예열 공정을 500℃ 초과에서 수행하는 경우에 과도한 입열로 인해 상기 적층 공정에 의해서 형성된 표면 강화층에 기공이 생기며,
상기 예열 공정을 300℃ 내지 500℃에서 수행하는 경우 표면 강화층에 균열의 생성, 균열의 진전 및 기공의 형성이 방지되는 것을 특징으로 하는,
프레스 금형의 표면 강화 방법.
The method according to claim 1,
When the preheating process is performed at a temperature of less than 300 ° C, cracks may be generated in the surface strengthening layer formed by the laminating process, cracks may develop in the entire interface,
When the preheating process is performed at a temperature higher than 500 ° C., pores are formed in the surface strengthening layer formed by the laminating process due to excessive heat input,
Characterized in that when the preheating step is carried out at 300 ° C to 500 ° C, cracks are generated in the surface strengthening layer, crack progression and pore formation are prevented.
A method of strengthening the surface of a press die.
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