KR20220054941A - 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법 - Google Patents

연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법 Download PDF

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Abstract

기어 합금강의 원소재를 가공전 열처리하기 위하여 복수 개의 열처리로를 연결한 연속식 열처리로가 설치된 열처리 설비를 이용하여 제1 목표온도에서 등온 가열하는 노말라이징과 제1 목표온도보다 낮은 제2 목표온도에서 등온 가열하는 템퍼링을 수행하는 열처리 방법에 있어서, 상기 원소재를 제1 목표온도로 가열하는 승온 가열 단계; 상기 원소재를 제1 목표온도로 유지시키기 위해 등온 가열하는 노말라이징 단계; 상기 열처리 설비의 냉각수 순환을 제어하여 상기 원소재를 제2 목표온도로 냉각시키는 제어냉각 단계; 상기 원소재를 제2 목표온도로 유지시키기 위해 등온 가열하는 템퍼링 단계를 포함하되, 상기 승온가열 단계는 상기 연속 열처리로에 원소재를 장입한 후 히터 구동하여 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1) 까지 가열하는 1차 승온가열 단계, 상기 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 상기 1차 승온가열보다 높은 승온속도로 가열하여 제1 목표온도에 도달시키는 2차 승온가열 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법{Heat Treatment Method For Alloy Steel Of Gears Using Adjusting The Speed Of Rising Temperature Of Continuous Furnace}
본 발명은 기어 합금강의 원소재를 가공전 열처리하기 위하여 복수 개의 열처리로를 연결한 연속식 열처리로가 설치된 열처리 설비를 이용하여 제1 목표온도에서 등온 가열하는 노말라이징과 제1 목표온도보다 낮은 제2 목표온도에서 등온 가열하는 템퍼링을 수행하는 열처리에 있어서, 상기 원소재를 제1 목표온도로 가열하는 승온 가열 단계에서 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킴으로써 균일 핵생성에 의해 미세조직의 균질화를 확보하여 양품의 기어 합금강을 제조하고 가공전 열처리의 전체 공정시간을 단축할 수 있는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법에 관한 것이다.
자동변속기는 자동차 엔진에서 발생하는 회전력을 적당한 차속으로 변환하기 위하여 보통 2~3개 기어 등이 내장되며 클러치 및 브레이크와 조합하여 변속을 하는 구조로 되어 있다.
통상적으로 자동차 변속기용 기어에 사용되는 합금강 소재는 열간 또는 냉간 단조 후 가공전 열처리(ISO annealing or Normalizing) 공정을 거치도록 되어 있다.
단조 가공 시 밴드 형태의 미세조직이 형성될 수 있고, 밴드 형태의 미세조직은 연성 저하를 유발하고 기계적 물성 면에서 이방성을 가지게 된다. 이렇게 단조 가공된 소재에 잔존하는 내부응력에 의해 후공정인 침탄 처리시에 결정립이 조대화되어 강도 및 경도 면에서 불리해지기 때문에 가공전 열처리 공정을 거쳐야 한다. 예를 들어 도 1 (d)에서와 같이 불량에 해당하는 D등급 소재를 가공전 열처리하여 도 1 (a)(b)에서와 같이 양품에 속하는 A등급 또는 B등급 소재로 바꾸어주는 것이 필요하다.
종래기술로서 아래의 (특허문헌 1)에서 변속기 기어에 사용하는 합금강을 단조 가공 후 미세 조직의 균일성 확보를 위해 920 ~ 940℃에서 2 ~ 3시간 동안 오스테나이징(등온 가열)을 실시하고, 150℃/분 이상의 냉각속도로 템퍼링 온도까지 제어냉각하며, 이후 660 ~ 680℃에서 5 ~ 7시간 동안 템퍼링을 실시한 후 공냉 처리하도록 되어 있다.
다른 예로서 아래의 (특허문헌 2)에서 940℃ 온도로 135분간 유지하는 제1 단계(노말라이징에 해당함)와 700℃ 온도로 180분간 유지하는 제2 단계(템퍼링에 해당함) 사이에 600 ~ 680℃에서 3 ~ 10분간 유지하는 등온제어냉각 단계를 실시하도록 되어 있다.
한국등록특허공보 제10-0716344호(2007.05.02. 등록) 한국등록특허공보 제10-0848784호(2008.07.21. 등록)
없음
상기 (특허문헌 1)은 미세 조직의 균일성 확보를 위해 오스테나이징과 제어냉각 및 템퍼링으로 이루어진 가공전 열처리에 오랜 시간이 소요되어 제조 비용의 증가 요인이 되었다.
상기 (특허문헌 2)는 등온제어냉각 단계를 추가적으로 수행하여야 하고, 추가 공정에 소요되는 시간만큼 전체 공정시간이 늘어나게 된다. 또한 열처리로에 연속적으로 투입되는 소재들이 일정 간격을 두고 배치되어야 하나 실제 현장에서는 작업자의 숙련도에 따라 열처리로에 투입된 소재 간격이 일정하지 않기 때문에 등온제어냉각 공정을 거치더라도 미세 조직의 균일성 확보에 미흡한 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 복수 개의 열처리로를 연결한 연속식 열처리로가 설치된 열처리 설비를 이용하여 제1 목표온도에서 등온 가열하는 노말라이징과 제1 목표온도보다 낮은 제2 목표온도에서 등온 가열하는 템퍼링을 수행하는 열처리에 있어서, 상기 원소재를 제1 목표온도로 가열하는 승온 가열 단계에서 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킴으로써 균일 핵생성에 의해 미세조직의 균질화를 확보하여 양품의 기어 합금강을 제조하고 가공전 열처리의 전체 공정시간을 단축할 수 있는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법은, 기어 합금강의 원소재를 가공전 열처리하기 위하여 복수 개의 열처리로를 연결한 연속 열처리로가 설치된 열처리 설비를 이용하여 제1 목표온도에서 등온 가열하는 노말라이징과 제1 목표온도보다 낮은 제2 목표온도에서 등온 가열하는 템퍼링을 수행하는 열처리 방법에 있어서, 상기 원소재를 제1 목표온도로 가열하는 승온 가열 단계; 상기 원소재를 제1 목표온도로 유지시키기 위해 등온 가열하는 노말라이징 단계; 상기 열처리 설비의 냉각수 순환을 제어하여 상기 원소재를 제2 목표온도로 냉각시키는 제어냉각 단계; 상기 원소재를 제2 목표온도로 유지시키기 위해 등온 가열하는 템퍼링 단계를 포함하되, 상기 승온가열 단계는 상기 연속 열처리로에 원소재를 장입한 후 히터 구동하여 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1) 까지 가열하는 1차 승온가열 단계, 상기 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 상기 1차 승온가열보다 높은 승온속도로 가열하여 제1 목표온도에 도달시키는 2차 승온가열 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 2차 승온가열 단계의 승온 속도는 13℃/min ~ 60℃/min, 소요 시간은 3~16분인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연속 열처리로의 입구에 설치된 노말라이징에 해당하는 열처리로의 가열온도는 제1 목표온도보다 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 목표온도가 930℃인 경우, 상기 노말라이징에 해당하는 열처리로의 가열온도는 950℃로 설정된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 원소재는 상변태가 유발되는 합금강으로 크롬강(SCR), 크롬 몰리브덴강(SCM), 니켈 크롬 몰리브덴강(SNCM) 계열 강종 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 원소재는 SCR420 강종으로, 철(Fe)을 주성분으로 탄소(C) 0.18~0.23 중량%, 규소(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.60~0.90 중량% , 인(P) ≤0.030 중량% , 황(S) ≤0.030 중량%, 니켈(Ni) ≤0.25 중량% , 크롬(Cr) 0.90~1.20 중량%를 함유하고, 상기 제1 상변태 온도(Ac1)는 740℃ 이고, 상기 제2 상변태 온도(Ac3)는 오스테나이트 단상으로 변태하는 829.3℃ 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 복수 개의 열처리로를 연결한 연속식 열처리로가 설치된 열처리 설비를 이용하여 원소재의 승온 가열 시 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킴으로써 균일 핵생성에 의해 미세조직의 균질화를 확보하여 양품의 기어 합금강을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면 미세 조직의 균일성 확보를 위해 종래기술과 같이 등온제어냉각을 추가하지 않고, 승온 가열시 승온속도를 제어하기 때문에 종래기술에 비하여 가공전 열처리의 전체 공정시간을 단축할 수 있다.
도 1은 기어 합금강의 현미경 조직을 나타낸 이미지로서, (a)와 (b)는 A등급과 B등급에 해당하고 등방의 미세조직이 형성된 양품의 경우이고, (c)와 (d)는 C등급과 D등급에 해당하고 밴드 형태의 미세조직이 형성된 불량의 경우이다.
도 2는 본 발명에 적용하는 기어 합금강의 열처리 설비를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 열처리 설비에 대한 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명에 적용하는 SCR420 강종의 가열 및 냉각시 변태점의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 열처리 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열처리 방법을 설명하기 위한 공정 그래프이다.
도 7 (a)는 종래 기술의 열처리 방법에 의하여 제조된 원소재의 현미경 조직을 나타낸 확대 이미지이고, (b)는 본 발명에 따른 열처리 방법을 적용한 원소재의 현미경 조직을 나타낸 확대 이미지이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 도 2는 본 발명에 적용하는 기어 합금강의 열처리 설비를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 열처리 설비에 대한 제어 블록도이다.
자동차 변속기용 기어 제조방법은 크게 원소재의 소재절단 → 열간(냉간) 단조 → 상온까지 공냉 → 가공전 열처리(노멀라이징 또는 어닐링) → 가공(셰이빙과 호빙) → 침탄 열처리 → 후가공 공정을 거쳐 최종 제조된다.
본 발명은 가공전 열처리의 승온 가열 단계에서 미세조직의 균질화를 확보하여 양품의 기어 합금강을 제조하고 가공전 열처리의 전체 공정시간을 단축하기 위하여 개선된 열처리 방법을 제시한다. 특징적으로 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킴으로써 균일 핵생성에 의해 미세 조직의 균질화를 도모한다.
본 발명의 실시예에서 가공전 열처리에 적용하는 열처리 설비는, 도 2에 도시된 바와 같이, 원소재의 취급 공정에 따라 A구간(소재 장입), B구간(노말라이징), C구간(제어냉각), D구간(템퍼링), E구간(소재 반출)으로 구분된다. 5개 구간에서 작업자에 의해 수행되는 A구간과 E구간을 제외한 3개 구간(B구간, C구간, D구간)은 복수 개의 열처리로(F1~F11)를 연결한 연속식 열처리로에서 실시된다. B구간에 1번 열처리로 내지 5번 열처리로(F1~F5)가 배정되고, C구간에 6번 열처리로와 7번 열처리로(F6~F7)가 배정되며, D구간에 8번 열처리로 내지 11번 열처리로(F8~F11)가 배정된다.
도 3을 참고하여, 이러한 열처리 설비에서의 열처리 공정은 열처리로 제어부(10)에 의해 전반적인 제어 동작이 이루어진다. 연속식 열처리로 제어부(10)는 히터 구동부(11)를 통하여 열처리로(F1~F11)에 설치된 열처리로 히터(12)에 대한 동작을 제어할 수 있다. 즉, 히터 동작에 의해 해당 열처리로에서의 분위기 온도를 조절할 수 있다.
열처리로 온도 측정부(13)는 복수 개의 열처리로(F1~F11)에 설치된 열처리로 히터(12)에 의해 가열되는 분위기 온도를 측정하여 연속식 열처리로 제어부(10)에 인가한다.
히터 동작에만 의존하지 않고 열처리로 분위기 온도를 급속히 감소시키기 위해 복수 개의 열처리로(F1~F11)에는 열처리로에 내장된 냉각파이프의 중도에 냉각수의 흐름을 단속하는 냉각수 순환밸브(15)가 설치된다.
연속식 열처리로 제어부(10)는 냉각수 순환밸브 구동부(14)를 통하여 냉각수 순환밸브(15)에 대한 동작을 제어할 수 있다. 즉 냉각수 순환밸브(15)를 열어 냉각수를 순환시키는 동안 열처리로의 분위기 온도를 감소시킬 수 있다.
이와 같이 연속식 열처리로 제어부(10)는 열처리로 히터(12)와 냉각수 순환밸브(15)에 대한 제어 동작을 통하여 복수 개의 열처리로(F1~F11)의 분위기 온도를 제어할 수 있다.
실시예에서 자동차 변속기용 기어 합금강의 원소재는 상변태가 유발되는 합금강으로 크롬강(SCR), 크롬 몰리브덴강(SCM), 니켈 크롬 몰리브덴강(SNCM) 계열 강종 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
아래의 [표1]에서 SCR420 강종이 원소재로 선정되는 경우, 철(Fe)을 주성분으로 하여 탄소(C) 0.18~0.23 중량%, 규소(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.60~0.90 중량% , 인(P) ≤0.030 중량% , 황(S) ≤0.030 중량%, 니켈(Ni) ≤0.25 중량% , 크롬(Cr) 0.90~1.20 중량% 이 함유된다.

KS/JIS		 화학성분(중량%)
C Si Mn P S Ni Cr Mo
SCR415 0.13 ~ 0.18 0.15 ~ 0.35 0.60 ~ 0.90 ≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.25 0.90 ~ 1.20 -
SCR420 0.18 ~ 0.23 0.15 ~ 0.35 0.60 ~ 0.90 ≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.25 0.90 ~ 1.20 -
SCR440 0.38 ~ 0.43 0.15 ~ 0.35 0.60 ~ 0.90 ≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.25 0.90 ~ 1.20 -
SCM415 0.13 ~ 0.18 0.15 ~ 0.35 0.60 ~ 0.90 ≤ 0.030 ≤ 0.030 ≤ 0.25 0.90 ~ 1.20 0.15 ~ 0.25
도 4에 도시된 바와 같이 SCR420 강종은 C(탄소) 함량이 0.8중량% 이하인 아공석강(hypoeutectoid steel)으로서, 급속 가열시 공석반응이 일어나는 제1 상변태 온도(AC1)는 740℃ 이고 오스테나이트 단상으로 변태하는 제2 상변태 온도(AC3)는 829.3℃ 이다.
가공전 열처리의 승온 가열시 원소재 SCR420에 대한 제1 상변태 온도(AC1)와 제2 상변태 온도(AC3) 사이를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킴으로써 균일 핵생성에 의해 미세조직의 균질화를 확보할 수 있다. 예를 들어 해당 구간에서 승온 속도를 5.7℃/min 으로 설정한 종래의 열처리 방법을 적용하여 승온 가열하면 제1 목표온도(930℃)에 도달하기까지 37분 소요되고, 해당 구간에서 승온 속도를 13.1℃/min 으로 설정한 본 발명의 열처리 방법을 적용하여 승온 가열하면 제1 목표온도(930℃)에 도달하기까지 16분이 소요되는데, 본 발명에 따르면 가공전 열처리의 승온 가열에 소요되는 시간이 종래기술보다 21분 단축된다. 여기서 승온 속도가 특정되는 것은 아니고, 급격한 승온에 의해 원소재의 변형이 크게 생기지 않는 수준에서 승온 속도를 설정할 수 있으며, 예를 들어 승온 속도의 범위가 13℃/min 내지 60℃/min 으로 설정시 해당 소요 시간은 3.5분 내지 16분 이다.
이하에서 본 발명에 따른 열처리 방법을 도 5 및 도 6에 따라 상세히 설명한다.
도 5를 참고하면, 현장 작업자가 기계 장비를 이용하여 연속식 열처리부(12)의 입구에 배치된 제1 열처리로(F1)에 자동차 변속기용 기어 합금강의 원소재를 장입한다(S10). 장입된 원소재는 컨베이어 시스템을 통하여 열처리 설비의 이송 경로를 따라 운반되어 연속적인 열처리가 실시된다.
원소재는 상변태가 유발되는 합금강으로 크롬강(SCR), 크롬 몰리브덴강(SCM), 니켈 크롬 몰리브덴강(SNCM) 계열 강종 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 예를 들어 SCR420 강종이 원소재로 선정될 수 있다.
연속식 열처리로 제어부(10)는 노말라이징에 해당하는 B구간 열처리로(F1~F5)에 해당하는 히터를 구동하여 승온가열을 실시한다. 승온가열은 열처리로에 장입된 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1) 까지 가열하는 1차 승온가열 단계(S20), 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 1차 승온가열보다 높은 승온속도로 가열하여 제1 목표온도에 도달시키는 2차 승온가열 단계(S30)로 이루어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 1차 승온가열 구간(D11)은 제1 승온 속도(Lo)로 완만한게 상승하는 구간에 해당하며, 이에 대응하여 연속식 열처리로 제어부(10)가 히터 구동부(11)를 통하여 B구간 열처리로의 히터를 구동하여 승온 가열시킨다. 승온 가열시 연속식 열처리로 제어부(10)는 열처리로 온도 측정부(13)를 통해 열처리로의 분위기 온도를 인가받으며, 열처리로의 분위기 온도가 제1 상변태 온도(Ac1)에 도달하면 2차 승온가열 구간(D12)을 실시한다. 2차 승온가열 구간(D12)은 제1 상변태 온도(Ac1)부터 제2 상변태 온도(Ac3) 사이를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킨다. 여기서 제1 목표온도(T1)는 제2 상변태 온도(Ac3) 보다 높게 설정되어 등온가열하는 예를 들어 930℃에 해당한다. 이를 위해 연속식 열처리로 제어부(10)가 히터 구동부(11)를 통하여 열처리로의 히터 구동을 제어하여 제1 승온 속도(Lo)보다 높은 제2 승온 속도(L1)로 급격하게 상승시킨다. 예를 들어 제 2 승온 속도(L1)는 13.1℃/min 으로 설정하는 경우 제1 목표온도(930℃)에 도달하기까지 걸리는 2차 승온가열 구간(D12)의 소요 시간은 16분으로, 종래기술에 의한 승온 가열에 소요되는 37분보다 21분을 단축시킬 수 있다. 여기서 승온 속도가 특정되는 것은 아니고, 급격한 승온에 의해 원소재의 변형이 크게 생기지 않는 수준에서 승온 속도를 설정할 수 있으며, 예를 들어 승온 속도가 13℃/min ~ 60℃/min 설정시 해당 소요 시간은 3.5분 내지 16분 이다.
실시예와 같이 연속식 열처리로에서 장입된 원소재를 이송시키면서 가공전 열처리를 실시하는 경우, 승온 가열구간(D1)에서 급격한 승온 가열이 원활하게 진행되도록 하기 위해 노말라이징에 해당하는 B구간 열처리로(F1~F5) 중 1번 열처리로(F1)의 가열온도는 제1 목표온도보다 높게 설정한다. 예를 들어 1번 열처리로(F1)의 가열온도는 제1 목표온도(930℃)보다 높은 950℃로 설정하고, 2번 내지 5번 열처리로(F2~F5)의 가열온도는 930℃로 설정할 수 있다. 이에 한정하지 않고 B구간 열처리로(F1~F5)에 대한 가열온도는 원소재의 성분, 열처리 설비의 사용환경 등에 따라 변경할 수 있다.
2차 승온가열 구간(D12)이 완료되면 균일 핵생성에 의해 미세 조직의 균질화를 확보할 수 있고, 이후 등온가열에 의한 노말라이징(D2)을 실시한다(S40). 노말라이징을 실시하는 경우 원소재가 제1 목표온도(T1)인 930℃를 일정 시간 동안 유지할 수 있도록 연속식 열처리로 제어부(10)가 히터 구동부(11)를 통하여 B구간 열처리로의 히터 구동을 제어한다. 오스테나이트 단상의 상변태가 이루어지는 노말라이징은 110분 동안 실시할 수 있다.
노말라이징(D2)이 완료되면 일정 시간 동안 제어냉각(D3)을 실시한다(S50). 제어냉각(D3)을 실시하는 경우 원소재가 제1 목표온도(T1)인 930℃보다 저하되도록 연속식 열처리로 제어부(10)가 히터 구동부(11)와 냉각수 순환밸브 구동부(14)를 통하여 C구간 열처리로(F6,F7)에 설치된 히터 및 냉각수 순환을 제어한다. 예를 들어 냉각속도는 30℃/min 으로 설정할 수 있다.
제어냉각(D3)에 의해 제1 목표온도(T1)보다 낮은 제2 목표온도(T2)인 710℃까지 저하되면, 템퍼링(D4)을 실시한다(S60). 템퍼링(D4)을 실시하는 경우, 원소재가 제2 목표온도(T2)인 710℃를 일정 시간 동안 유지할 수 있도록 연속식 열처리로 제어부(10)가 히터 구동부(11)를 통하여 D구간 열처리로(F8~F11)의 히터 구동을 제어한다. 템퍼링(D4)은 110분 동안 실시할 수 있다.
템퍼링(D4)이 완료되면 자연냉각(D5)을 실시하여 가공전 열처리를 최종 완료한다.
도 7 (a)는 종래 기술의 열처리 방법에 의하여 제조된 원소재의 현미경 조직을 나타낸 확대 이미지로서, 가공전 열처리에서 일반적인 승온가열을 적용함에 따라 밴드 형태의 조직이 형성된 것으로 도 1 (c)의 C등급 불량에 해당한다. 한편, 본 발명의 승온가열에 따른 열처리 방법을 적용한 원소재의 현미경 조직은 도 7 (b)의 확대 이미지에서 나타낸 바와 같이 균일 핵생성에 의해 미세조직의 균질화가 충분하게 이루어진 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시예에 따르면 연속식 열처리로에서 원소재의 승온 가열 시 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 승온 속도를 빠르게 상승시킴으로써 균일 핵생성에 의해 미세조직의 균질화를 확보하여 양품의 기어 합금강을 제조할 수 있다. 또한 승온 가열시 승온속도 제어를 통하여 미세 조직의 균질화를 충족시키면서도 가공전 열처리의 전체 공정시간을 단축할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 연속식 열처리로 제어부
11 : 히터 구동부
12 : 열처리로 히터
13 : 열처리로 온도 측정부
14 : 냉각수 순환밸브 구동부
15 : 냉각수 순환밸브
16 : 냉각수 온도 측정부

Claims (6)

  1. 기어 합금강의 원소재를 가공전 열처리하기 위하여 복수 개의 열처리로를 연결한 연속식 열처리로가 설치된 열처리 설비를 이용하여 제1 목표온도에서 등온 가열하는 노말라이징과 제1 목표온도보다 낮은 제2 목표온도에서 등온 가열하는 템퍼링을 수행하는 열처리 방법에 있어서,
    상기 원소재를 제1 목표온도로 가열하는 승온 가열 단계;
    상기 원소재를 제1 목표온도로 유지시키기 위해 등온 가열하는 노말라이징 단계;
    상기 열처리 설비의 냉각수 순환을 제어하여 상기 원소재를 제2 목표온도로 냉각시키는 제어냉각 단계;
    상기 원소재를 제2 목표온도로 유지시키기 위해 등온 가열하는 템퍼링 단계를 포함하되,
    상기 승온가열 단계는 상기 연속 열처리로에 원소재를 장입한 후 히터 구동하여 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1) 까지 가열하는 1차 승온가열 단계, 상기 원소재의 제1 상변태 온도(Ac1)와 제2 상변태 온도(Ac3)를 통과하는 구간에서 상기 1차 승온가열보다 높은 승온속도로 가열하여 제1 목표온도에 도달시키는 2차 승온가열 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 승온가열 단계의 승온 속도는 13℃/min ~ 60℃/min, 소요 시간은 3분~16분인 것을 특징으로 하는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연속 열처리로의 입구에 설치된 노말라이징에 해당하는 열처리로의 가열온도는 제1 목표온도보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 목표온도가 930℃인 경우,
    상기 노말라이징에 해당하는 열처리로의 가열온도는 950℃로 설정된 것을 특징으로 하는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원소재는 상변태가 유발되는 합금강으로 크롬강(SCR), 크롬 몰리브덴강(SCM), 니켈 크롬 몰리브덴강(SNCM) 계열 강종 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원소재는 SCR420 강종으로, 철(Fe)을 주성분으로 탄소(C) 0.18~0.23 중량%, 규소(Si) 0.15~0.35 중량%, 망간(Mn) 0.60~0.90 중량% , 인(P) ≤0.030 중량% , 황(S) ≤0.030 중량%, 니켈(Ni) ≤0.25 중량% , 크롬(Cr) 0.90~1.20 중량%를 함유하고,
    상기 제1 상변태 온도(Ac1)는 740℃ 이고,
    상기 제2 상변태 온도(Ac3)는 오스테나이트 단상으로 변태하는 829.3℃ 인 것을 특징으로 하는 연속식 열처리로의 승온속도 제어를 이용한 기어 합금강의 열처리 방법.
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