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강철의 경화성 및 경화성

경화성과 경화성은 강철의 담금질 수용 능력을 특성화하는 두 가지 성능 지표이며, 재료 선택 및 사용의 중요한 기준이기도 합니다.

1. 경화성 및 경화성의 개념

경화란 이상적인 조건에서 마르텐사이트로 경화시킨 후 가장 높은 경도를 달성하는 강철의 능력입니다. 강철의 경도를 결정하는 주요 요인은 강철의 탄소 함량, 보다 구체적으로 담금질 가열 중에 오스테나이트에 단단히 용해되는 강철의 탄소 함량입니다. 탄소 함량이 높을수록 강철의 경도가 높아집니다. 강철의 합금 원소는 경화성에는 거의 영향을 미치지 않지만 경화성에는 큰 영향을 미칩니다.

 

경화성은 주로 오스테나이트의 탄소 함량과 합금 원소에 의해 영향을받는 층의 깊이를 담금질하는 능력을 얻기 위해 특정 조건에서 담금질하는 강철을 의미하며, 특정 조건에서 강철 경화 깊이와 경도 및 경도 분포 특성을 결정하고, 강철 경화성은 좋고 나쁘고, 일반적으로 담금질 층의 깊이를 표현하는 데 사용되며, 담금질 층의 깊이가 클수록 강철의 경화성이 향상되며 강철의 경화성은 주로 화학 성분에 따라 달라집니다. 강철의 경화성이 좋으면 강철의 전체 단면이 균일 한 기계적 특성을 얻을 수 있으며 담금질 응력이 작은 담금질 매체를 선택하여 변형 및 균열을 줄일 수 있습니다.

 

또한 경도와 경화성은 두 가지 개념이기 때문에 강철의 경도를 담금질 한 후 반드시 경도가 높은 것은 아니며 경도가 낮은 강철도 높은 경도를 가질 수 있습니다.

2. 경화성 평가 방법

현재 열처리 업계에서 보편적으로 통용되는 방법은 스웨덴 IVF의 소렌 세거버그 박사가 개척한 스웨덴 IVF사의 HP-IVF 방식입니다.

 

2.1 ISO9950 담금질 오일 경화 계산 공식:

 

HP - IVF Tvp(오일) = 91.5 + 1.34 + 10.88 CR550a - 3.85 Tcp

 

참고: Tvp는 증기막이 비등 단계로 넘어가는 전이 온도(특성 온도)입니다.

 

CR550a는 600-500℃ 사이의 평균 냉각 속도입니다(IVF 소프트웨어에서 직접 얻을 수 있음).

 

Tcp는 비등에서 대류로의 전이 온도입니다.

 

(비합금 강재용)

 

2.2 ASTM 표준에 따른 액체 경화 담금질 계산 공식:

 

HP - IVF(폴리머) = 3.54 + 12.3 CR325b CR550-168

 

참고: CR550은 섭씨 550도의 CR 값을 나타냅니다.

 

따라서 CR325b는 섭씨 325도에서 CR입니다.

 

(비합금 강재용)

3. 경화성에 영향을 미치는 요인

강철의 경화성은 오스테나이트의 안정성에 따라 달라집니다. 과냉각 오스테나이트의 안정성을 개선하고 C 곡선을 오른쪽으로 이동시켜 임계 냉각 속도를 낮출 수 있는 모든 요인은 고강도의 경화성을 향상시킬 수 있습니다. 오스테나이트의 안정성은 주로 화학적 조성, 입자 크기 및 조성 균일성에 따라 달라지며, 이는 강철의 화학적 조성 및 가열 조건과 관련이 있습니다.

 

4. 경화성 결정 방법

임계 직경 테스트 및 최종 담금질 테스트를 포함하여 강철의 경화성을 결정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

 

(1) 임계 직경의 결정 코어가 완전 마르텐사이트 또는 50% 마르텐사이트 조직인 경우 특정 매체에서 담금질 후 강철의 최대 직경을 임계 직경이라고하며 Dc로 표시됩니다. 임계 직경 측정 방법은 직경이 다른 일련의 둥근 막대를 만드는 것입니다. 담금질 후 각 시료의 단면에서 직경을 따라 분포하는 경도 U 곡선을 각각 측정하여 중심이 정확히 절반 마르텐사이트 구조인 원형 막대를 찾고, 원형 막대의 직경이 임계 직경입니다. 임계 직경이 클수록 강철의 경화성이 높습니다.

 

(2) 종단 담금질 시험 방법 종단 담금질 시험 방법은 오스테 나이트 화 후 특수 장비에서 표준 크기의 종단 담금질 샘플 (직경 25mm × 100mm)을 사용하여 끝면을 물로 냉각시키고 축을 따라 냉각하여 경도-수냉 곡선과의 거리를 측정하는 것입니다. 끝면 담금질 시험은 강철의 경화성을 결정하는 방법 중 하나입니다. 간단한 조작과 광범위한 적용이 장점입니다.

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