KR970005415B1 - 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법 - Google Patents

밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR970005415B1
KR970005415B1 KR1019940015938A KR19940015938A KR970005415B1 KR 970005415 B1 KR970005415 B1 KR 970005415B1 KR 1019940015938 A KR1019940015938 A KR 1019940015938A KR 19940015938 A KR19940015938 A KR 19940015938A KR 970005415 B1 KR970005415 B1 KR 970005415B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tool steel
temperature
powder
vanadium carbide
hours
Prior art date
Application number
KR1019940015938A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960003866A (ko
Inventor
정형식
배종수
김용진
Original Assignee
한국기계연구원
서상기
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원, 서상기 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1019940015938A priority Critical patent/KR970005415B1/ko
Priority to US08/496,459 priority patent/US5561832A/en
Publication of KR960003866A publication Critical patent/KR960003866A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR970005415B1 publication Critical patent/KR970005415B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0292Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/1003Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007Atmosphere
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • B22F2003/153Hot isostatic pressing apparatus specific to HIP
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20Use of vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/10Carbide

Abstract

내용 없음.

Description

밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법
제1도는 M2 분말의 바나듐카바이드 첨가에 따른 소결온도-상대밀도를 나타낸 그래프.
제2도는 M2 분말에 바나듐카바이드를 첨가한 시편의 소결 조직을 나타낸 사진.
부호 a는 1280℃에서 소결된 M2-10wt%VC의 단순 혼합 시편.
부호 b는 1280℃에서 소결된 M2-5wt%VC의 120시간 볼밀링한 시편.
부호 c는 1240℃에서 소결된 M2-10wt%VC의 120시간 볼밀링한 시편.
부호 d는 1240℃에서 소결된 M2-15wt%VC의 120시간 볼밀링한 시편.
제3도는 본 발명재와 일반 공구강(M2)의 열처리 후 경도 및 굴곡 강도 및 마모율을 비교한 그래프.
부호 a는 용해주조재 및 단순 혼합재, 발명재의 경도.
부호 b는 용해주조재 및 단순 혼합재, 발명재의 굴곡 강도.
부호 c는 용해주조재 및 단순 혼합재, 발명재의 마모율.
본 발명은 밀링법에 의하여 바나듐탄화물을 첨가한 공구강 분말의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 볼 밀링법이나 아트리트 밀링법을 이용하여 바나듐탄화물(VC)을 공구강 분말에 첨가시키는 방법에 관한 것이다.
분말야금법에 의해 제조된 공구강은 일반 용해주조법에 의해 제조된 공구강에 비해 기계적 특성이 우수한 장점이 있다. 공구강 소재를 이용한 내마모 부품의 제조에 있어서도 분말야금법을 적용하면 공정 비용을 절감할 수 있다. 그러나, 공구강 분말을 이용하여 기계적 특성이 우수한 마모성 공구강을 제조하기 위해서는 매우 까다로운 소결 조건이 요구되므로 분말야금법의 실용화에 상당한 문제가 따른다.
본 발명의 목적은 기존의 공구강 분말에 내마모성이 높은 바나듐탄화물(VC)을 혼합하고 소결 및 고밀도화하여 내마모성이 우수한 공구강을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
공구강 분말과 바나듐카바이드의 단순한 혼합물로 고밀도 공구강 부품을 제조하기 위해서는 높은 온도에서 소결시켜야 하고 기계적 특성이 낮은 문제가 있다. 그러나, 공구강 분말과 바나듐카바이드의 혼합 분말을 장시간 볼밀링한 후 성형하고 소결하면 단순 혼합 분말보다 낮은 온도에서 적절한 소결 밀도를 얻을 수 있고, 잔류 기공을 고온등방압축(HIP)에 의해 제거하여 내마모 특성을 향상시킬 수 있다.
1) 분말 밀링
공구강 분말과 바나듐카바이드 분말을 적당한 비율로 칭량하여 혼합한 것을 볼과 함께 볼밀링 용기 안에 장입한다. 볼밀링 중에 분말의 탈탄과 산화를 방지하기 위하여 볼밀링은 헥산의 습식 분위기에서 실행한다. 볼밀링에 걸리는 시간은 볼밀링 용기와 볼의 크기, 분말과 볼의 부피 등의 조건에 따라 적정 시간을 조절한다.
2) 볼밀링된 분말의 소둔
볼밀링한 분말은 소성가공에 의해 경화되어 있기 때문에 냉간 성형을 가능케 하기 위해서 소둔 처리를 한다. 통상, 소둔은 진공 분위기에서 실시하며 소둔 조건은 분말의 종류에 따라 약간의 차이가 있지만 일반적으로 분말을 800-900℃로 가열한 후 실온으로 서서히 냉각시킨다.
3) 선형, 소결 및 잔류 기공의 제거
본 발명에 따른 제조물은 냉간 성형 다이(Die) 혹은 냉간등압성형(CIP)법을 이용하여 제조되고, 제품의 성형 중에 성형성을 향상시키기 위해 윤활제를 0.5-1wt% 범위에서 첨가시킨다. 성형품을 부분적인 환원성 분위기 하에서 500-600℃의 온도로 가열시켜 윤활제를 제거한 다음에, 10-2torr 이하의 진공상태에서 1220-1300℃ 사이의 적정 온도에서 소결시킨다. 소결된 제품에 잔존하는 기공을 제거하기 위해 1000-1200℃의 온도와 1000-1500bar의 압력으로 1-3시간 동안 아르곤 분위기에서 등압성형(HIP)을 한다.
4) 열처리
제품의 기계적 특성을 향상시키기 위한 열처리는 일반 용해주조강의 열처리와 같은 방법으로 실행한다. 제품을 오스테나이징 온도 이상으로 가열하고 적당한 시간 동안 놓아두었다가 유냉이나 공냉을 한다. 그런 다음에 500-600℃의 온도에서 담금질하여 최종 제품을 얻는다.
[실시예]
공구강 중 가장 많이 사용되고 있는 종류인 M2급 공구강 분말(성분 : 0.95C, 3.9Cr, 6.2W, 4.5Mo, 1.8V, 나머지 Fe)에 평균입도가 1.6㎛인 바나듐카바이드 분말을 혼합하여 다음과 같은 다섯 가지 혼합 분말을 제조하였다.
1) 분말 1 : M2-10wt%VC(V-혼합기로 80분간 단순 혼합)
2) 분말 2 : M2-10wt%VC(15시간 볼밀링)
3) 분말 3 : M2-5wt%VC(120시간 볼밀링)
4) 분말 4 : M2-10wt%VC(120시간 볼밀링)
5) 분말 5 : M2-15wt%VC(120시간 볼밀링)
이때 볼밀링은 습식법(헥산 분위기에서)을 기본으로 실시하였고, 볼밀링 후 900℃의 온도에서 1시간 동안 10-2torr 이하의 진공 분위기 하에서 소둔 하였다. 그런 다음에, 냉간성형프레스 및 냉간등압성형(CIP)을 하여 부피가 10×10×50㎣인 사각봉상 시편을 얻었다. 이와 같은 과정에 의해 제조된 시편을 10-2torr 이하의 진공 분위기하에 1220-1320℃ 사이의 여러 온도에서 소결하였다.
제1도는 상대적인 소결 밀도(소결 밀도/이론상 밀도×100%)를 나타낸 것으로서, V-혼합기로 단순 혼합한 분말과 비교할 때 볼밀링 시간이 증가할수록 낮은 소결온도에서 높은 상대밀도를 얻을 수 있음을 나타낸다.
제2도는 시편의 소결 후 소결 조직을 나타낸 것으로, V-혼합기를 사용하여 단순 혼합한 시편(제2a도)에는 높은 온도에서 소결한 후에도 잔류 기공이 많이 남아 있지만, 120시간 동안 볼밀링한 시편(제2b,2c,2d도)에는 상대적으로 낮은 온도에서 소결하였음에도 불구하고 기공의 대부분이 제거되었음을 보여주고 있다. 그러므로, 단순 혼합에 의한 시편의 경우 높은 밀도를 얻기 위한 고온등압압축(HIP)에는 반드시 피복 가공을 해야 한다. 이와 같은 분말은 또한 기계적 특성이 낮은 균일하지 못한 카바이드 구조를 갖고 있다. 반면에, 본 발명의 경우에는 피복 가공을 하지 않고도 고온등압압축(HIP)을 실행할 수 있는 장점이 있다.
소결 후, 실시예 중에서 분말 1을 피복 가공하고 1500bar의 압력하에 2시간 동안 1100℃에서 HIP 처리하였고, 분말 3,4 및 5는 피복 가공을 하지 않고 소결 후 즉시 1500bar의 압력하에 2시간 동안 1100℃에서 HIP 처리하였다.
실시예 1)항에서 용해주조법으로 제조된 분말 1의 시편을 가공하여 피복을 제거한 후, 굴곡 시험(Band Test)과 내마모 시험을 위해 5×5×50㎣의 사각 봉상 시편으로 각각 가공하여 1190℃에서 10분간 가열하였다. 그리고 나서 유냉하고 550℃에서 1시간 동안 2회 소결하였다.
열처리된 시편의 표면을 연마한 후, MPIF41 규격에 의해 3점 굽힘 시험을 실행하였고, 내마모 시험은 상대 마모재로서 HB137 경도를 가진 AISI4148 강을 디스크로 사용하여 Pin On Disk 방법으로 실행하였다. 마모 시험은, 총 마모길이 300m, 디스크 속도 5.3m/min, 압력 20N, 디스크와 핀의 접촉각 76.5。의 조건하에서 실행하여 그 부피 감소치를 측정하였다.
제3도는 실시예 1),3),4),5)항에 기재된 분말로 제조된 최종 시편의 경도, 굴곡 강도 및 마모율을 각각 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 실시예 3),4),5))항에 기재된 분말로 제조된 최종 시편의 경도는 동일한 열처리 조건하에서 비교재에 비해 높았다(제3a도). 굴곡 강도는 본 발명재가 용해주조재에 비해 약 1/3정도 낮았는데(제3b도), 이는 비교재에 비하여 본 발명재의 경도가 상대적으로 높고 다량의 바나듐카바이드를 함유하기 때문이다.
반면에, 마모율은 본 발명재가 용해주조재에 비해 약 1/7 내지 1/10 정도로 낮았다(제3c도).
그러므로, 본 발명은 내마모 특성이 향상되고 칫수정밀도가 우수한 내마모품을 제조하여 해당 산업 분야에 응용될 수 있다.

Claims (1)

  1. 공구강 분말에 바나듐카바이드 분말을 5-15wt%의 비율로 섞은 혼합물을 헥산의 습식 분위기에서 120시간 동안 볼밀링한 후, 900℃의 온도에서 1시간 동안 10-2torr 이하의 진공 상태에서 소둔하고 윤활제를 0.5-1wt%만큼 첨가하여 냉간 성형한 다음에 부분적인 환원성 분위기 하에서 500-600℃의 온도로 가열시켜 윤활제를 제거하고, 10-2torr 이하의 진공상태에서 1220-1300℃ 사이의 적정 온도에서 소결시키고, 1000-1200℃의 온도와 1000-1500bar의 압력으로 1-3시간 동안 아르곤 분위기에서 열간 등압성형을 하고, 오스테나이징 온도 이상으로 가열한 다음 유냉이나 공냉시키는 것을 특징으로 하는 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법.
KR1019940015938A 1994-07-04 1994-07-04 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법 KR970005415B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940015938A KR970005415B1 (ko) 1994-07-04 1994-07-04 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법
US08/496,459 US5561832A (en) 1994-07-04 1995-06-29 Method for manufacturing vanadium carbide powder added tool steel powder by milling process, and method for manufacturing parts therewith

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940015938A KR970005415B1 (ko) 1994-07-04 1994-07-04 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960003866A KR960003866A (ko) 1996-02-23
KR970005415B1 true KR970005415B1 (ko) 1997-04-16

Family

ID=19387229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940015938A KR970005415B1 (ko) 1994-07-04 1994-07-04 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5561832A (ko)
KR (1) KR970005415B1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100387381C (zh) * 2003-07-23 2008-05-14 上海材料研究所 一种粉末原料制造球形体的方法
WO2006091875A2 (en) * 2005-02-24 2006-08-31 University Of Virginia Patent Foundation Amorphous steel composites with enhanced strengths, elastic properties and ductilities
CN102389970B (zh) * 2011-12-05 2014-02-12 北京工商大学 一种用于冷挤压模具的粉末冶金材料及其模具成形方法
CN102996896B (zh) * 2012-09-28 2014-09-03 蚌埠市昊业滤清器有限公司 一种带耐磨层的放水阀芯结构
CN104451345A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 常熟市东方特种金属材料厂 一种高强度铁碳合金材料的制备方法
CN106591668A (zh) * 2017-02-11 2017-04-26 丹阳惠达模具材料科技有限公司 一种改进型铬钨锰低合金冷作模具钢基vc钢结硬质合金的制备方法
CN111519079B (zh) * 2020-04-15 2021-09-10 燕山大学 一种CoCrNiCuFeMnAl高熵合金及其制备方法
CN112760547A (zh) * 2021-01-18 2021-05-07 江西轩达电子商务有限公司 一种高强度高硬度粉末冶金高速钢的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3785801A (en) * 1968-03-01 1974-01-15 Int Nickel Co Consolidated composite materials by powder metallurgy
US4002503A (en) * 1970-09-29 1977-01-11 Johnson, Matthey & Co., Limited Treatment of metals and alloy
US5081760A (en) * 1989-06-26 1992-01-21 Hitachi, Ltd. Work roll for metal rolling
US5238482A (en) * 1991-05-22 1993-08-24 Crucible Materials Corporation Prealloyed high-vanadium, cold work tool steel particles and methods for producing the same
US5328500A (en) * 1992-06-22 1994-07-12 Beltz Robert J Method for producing metal powders

Also Published As

Publication number Publication date
US5561832A (en) 1996-10-01
KR960003866A (ko) 1996-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3369891A (en) Heat-treatable nickel-containing refractory carbide tool steel
JP4304245B2 (ja) 成形表面を有する粉末冶金による物体
JP3741654B2 (ja) 高密度鉄基鍛造部品の製造方法
JP2005530037A (ja) プレアロイ鉄ベース粉及び1種以上の焼結部品の製造方法
JP3504786B2 (ja) 焼入れ組織を呈する鉄系焼結合金の製造方法
US5997805A (en) High carbon, high density forming
KR970005415B1 (ko) 밀링법에 의한 바나듐탄화물 첨가 공구강 분말을 이용한 내마모성 공구강의 제조 방법
EP0648852A1 (en) Hot-isostatically-compacted martensitic steel article for molds and die components and its method of manufacture
EP0421811B1 (en) Alloy steel for use in injection molded sinterings produced by powder metallurgy
JP2004190141A (ja) 粉末金属部品の製造方法
US6019937A (en) Press and sinter process for high density components
CN108580889A (zh) 一种铁基粉末冶金零件的制造方法
JPS6345306A (ja) 焼結部材の製造方法
JP2572053B2 (ja) 鉄合金の成形品の製造方法
JPH03285040A (ja) 粉末高速度鋼の製造方法
DK0467857T3 (da) Pulvermetallurgi-værktøjsstål
EP0568705A1 (en) Method for degassing and solidifying aluminum alloy powder
KR910008879B1 (ko) 녹생성주철분말을 이용한 소결재료제조방법
JP2605866B2 (ja) 耐摩耗性のすぐれた複合化合物分散型Cu―Zn―A▲l▼系焼結合金の製造法
JPH03122258A (ja) 焼入性に優れた射出成形粉末冶金用合金鋼
GB2038882A (en) Carburising Sintered High Speed Steel
JPS59190338A (ja) アルニコ系永久磁石合金の製造方法
RU36280U1 (ru) Деталь металлургического оборудования из порошковых материалов
JPH0578712A (ja) 焼結部品の製造方法
JPH0639641B2 (ja) タングステン焼結合金の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20030805

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee