KR101574862B1 - Method of manufacturing sintered product through powder metallurgy - Google Patents
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Abstract
분말야금을 이용한 제품 제조 방법에 있어서,
A중량%의 탄소를 함유하는 제 1 철합금분말과, B중량%의 탄소를 함유하는 제 2 철합금분말을 상기 제품에 대응되는 성형틀에 장입하는 장입 단계;(단 A>B>0 의 관계를 만족한다.)
상기 성형틀에 장입된 상기 제 1 철합금분말 및 제 2 철합금분말을 가압하여 성형체를 형성하는 성형 단계;
상기 성형체를 불활성 가스 분위기에서 소결하여 소결체를 형성하는 소결 단계를 포함하며,
상기 성형체에서 상기 제 1 철합금분말에 의하여 형성된 제 1 철합금분말층은 상기 성형체의 외부를, 상기 제 2 철합금분말은 상기 제품의 내부를 형성하며, 상기 소결단계에서 상기 성형체의 외부로부터 내부 방향으로 탄소 농도 차이에 의한 확산이 일어나는 것을 특징으로 하는 분말야금을 이용한 제품 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면 가스 침탄 공정을 실시하지않고도, 가스 침탄에 의하여 침탄 처리된 제품과 동일한 표면 성질을 가지는 제품을 제작할 수 있다.A method of manufacturing a product using powder metallurgy,
A charging step of charging a first iron alloy powder containing A weight% of carbon and a second iron alloy powder containing B% by weight of carbon into a mold corresponding to the product; Satisfies the relationship.)
A forming step of forming a molded body by pressing the first iron alloy powder and the second iron alloy powder charged in the forming die;
And sintering the formed body in an inert gas atmosphere to form a sintered body,
Wherein the first iron alloy powder layer formed by the first iron alloy powder in the molded body forms an outer portion of the molded body and the second iron alloy powder forms an inner portion of the product, And a diffusion due to a difference in carbon concentration occurs in the direction of the powder metallurgy.
According to the present invention, it is possible to produce a product having the same surface properties as a carburized product by gas carburization without carrying out the gas carburization process.
Description
본 발명은 분말야금을 이용하여 제품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말야금을 이용하여 기존의 침탄 처리된 제품과 동일한 기계적 성질을 갖는 침탄 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a product using powder metallurgy, and more particularly, to a method for producing a carburized product having the same mechanical properties as a conventional carburized product using powder metallurgy.
자동차 분야, 산업 기계 분야, 선박 및 항공기 분야에 사용되는 철강 부품은 그 표면의 강도와 경도를 증가시키기 위하여 부품 표면의 탄소 농도를 증가시키는 침탄 처리를 행하고 있다. Steel parts used in the automobile field, the industrial machinery field, the ship and the aircraft field are carburized to increase the carbon concentration on the surface of the parts in order to increase the strength and hardness of the surface.
전통적인 주조나 소성가공으로 제조된 부품의 표면을 가스 침탄 하는 일례가 대한민국 등록특허 10-0999151에 개시되어 있다. 개시된 가스 침탄 공정은 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 침탄로(furnace)는 일정한 가스 분위기 유지를 위해 사용 여부에 상관없이 항상 가동을 해야 하고 사용하는 가스나 배출되는 가스에 대한 처리 비용 문제와 환경적인 문제가 야기되고 있다. 또한 침탄로에 장입되는 시편은 한 번에 수십 개의 부품이 동시에 들어가며 위치에 따라 표면의 탄소 농도의 차이가 발생할 수 있고 냉각시 발생되는 변형을 제어하는데 한계가 있다. Korean Patent Registration No. 10-0999151 discloses an example of gas carburizing the surface of parts manufactured by conventional casting or plastic working. The disclosed gas carburization process has several problems. Carbon furnaces have to be operated at all times, regardless of their use, to maintain a constant gas atmosphere, and there is a problem in terms of processing costs and environmental problems for the gas used and the gas discharged. In addition, the specimens loaded in the carburizing furnace have several tens of parts at the same time, and there is a difference in the carbon concentration on the surface depending on the position, and there is a limit in controlling the deformation occurring during cooling.
최근 주단조 공정을 통해 제조되는 부품의 불량률을 줄이고 효율적으로 공정을 간소화하기 위해 분말야금 방법을 통한 성형부품 제조에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 분말야금을 통하여 부품을 제조한 경우에도 표면 개질을 위하여 가스 침탄을 행하는 경우에는 역시 위에서 언급한 내용과 동일한 침탄 공정에서 있어서의 문제점을 안고 있다. In recent years, there have been a lot of researches on the production of molded parts by powder metallurgy method in order to reduce the defect rate of parts manufactured through the main forging process and to simplify the process efficiently. However, even in the case of manufacturing parts through powder metallurgy, gas carburization is also carried out in the same carburizing process as described above for surface modification.
대한민국 등록특허 10-1186495 에는 분말야금 공정으로 직접 침탄을 통해 금속탄화물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 개시된 방법은 성형품 전체에 탄소 농도가 일정하게 형성되며 표면의 강도와 경도만을 개선하기 위한 방법이 되지 못한다.
Korean Patent No. 10-1186495 discloses a method for producing metal carbide by direct carburization in a powder metallurgy process. However, the disclosed method does not form a method for improving only the strength and hardness of the surface, in which the carbon concentration is uniformly formed throughout the molded article.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 가스 침탄 공정 없이 분말야금공정을 통하여 가스 침탄의 경우와 동일한 표면 개질 효과를 갖는 제품을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a product having the same surface modifying effect as that of gas carburization through a powder metallurgy process without a gas carburization process.
분말야금공정을 활용하여 제품 표면의 탄소 농도가 높은 침탄 제품을 얻기 위하여 제품의 내부와 외부에 탄소 농도가 다른 2종류의 철합금분말을 선택적으로 사용한다.In order to obtain carburizing products with high carbon concentration on the product surface by using the powder metallurgy process, two types of iron alloy powder with different carbon concentration are selectively used inside and outside of the product.
A중량%의 탄소를 함유하는 제 1 철합금분말과, B중량%의 탄소를 함유하는 제 2 철합금분말을 마련한다. 단 A와 B는 A>B>0 의 관계를 만족한다.A first iron alloy powder containing A weight% of carbon and a second iron alloy powder containing B% by weight of carbon are provided. However, A and B satisfy the relation A> B> 0.
탄소 중량%가 높은 제 1 철합금분말이 제품의 외부를, 탄소 중량%가 낮은 제 2 철합금분말이 제품의 내부를 형성하도록 선택적으로 성형체에 장입하여 성형한다.The first iron alloy powder having a high carbon weight percentage is selectively charged into the molded body so that the second iron alloy powder having a low carbon content by weight forms the inside of the product.
성형체를 소결 처리하는 과정에서 고 탄소농도를 갖는 외부 분말층으로부터 내부로 탄소의 확산이 일어나도록 하고 이를 냉각한다.During the sintering process of the compact, carbon is diffused from the outer powder layer having a high carbon concentration to the inside and cooled.
이러한 방법으로 제조된 제품은 분말야금의 간소한 공정을 사용하면서도 종래의 가스 침탄 처리와 동일한 정도로 표면의 경도가 증가 된다.
Products manufactured in this way increase surface hardness to the same extent as conventional gas carburizing processes while using a simple process of powder metallurgy.
본 발명에 따르면 침탄로 내에서 이루어지는 가스 침탄 공정을 실시하지 않고, 분말야금공정을 통하여 종래의 가스 침탄 처리와 동일한 효과를 기대할 수 있다.According to the present invention, the same effects as those of the conventional gas carburizing process can be expected through the powder metallurgy process without carrying out the gas carburization process in the carbur furnace.
또한 가스 침탄 공정을 실시하지 않으므로,Further, since the gas carburization step is not performed,
침탄로(furnace)의 가스 분위기를 일정하게 유지하기 위한 불필요한 가동,Unnecessary operation for keeping the gas atmosphere of the car- bon furnace constant,
배출 가스 처리비용 및 환경문제,Exhaust gas treatment costs and environmental issues,
침탄로에 제품이 장입되는 위치에 따른 불균일한 침탄,Uneven carburization according to the position where the product is loaded in the carburizing furnace,
냉각시 발생되는 변형을 제어하기 어려운 점 등 가스 침탄의 제반 문제점을 수반하지 않는다.
It is difficult to control the deformation that occurs during cooling, and it does not involve all the problems of gas carburization.
제 1도는 본 발명을 실시하기 위한 개략적인 공정도를 나타낸다.
제 2도는 실시예에서 탄소 농도가 다른 두 종류의 분말을 선택적으로 성형틀에 장입하여 성형체를 형성하는 과정을 나타낸다.
제 3도는 실시예에 따라 제조된 성형체를 나타낸다.
제 4도는 실시예에서 제조된 최종 제품의 표면으로부터의 거리에 따라 측정한 단면의 경도값을 나타낸다.FIG. 1 shows a schematic flow diagram for implementing the present invention.
FIG. 2 shows a process of forming a shaped body by charging two types of powders having different carbon concentrations selectively into a mold.
Fig. 3 shows a molded body manufactured according to the embodiment.
FIG. 4 shows the hardness value of the cross section measured according to the distance from the surface of the final product manufactured in the example.
본 발명은 분말야금공정을 활용하여, 종래의 가스 침탄에 의하여 제조된 침탄 제품과 동일한 표면 개질 효과를 갖는 제품을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a product having the same surface modifying effect as a carburizing product manufactured by conventional gas carburizing, utilizing a powder metallurgy process.
본 발명의 실시예에 따른 침탄 제품의 제조 공정을 도 1을 참고로 설명한다. A process for manufacturing a carburized product according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig.
먼저, 탄소 농도가 다른 2 종의 철합금분말, 즉 고탄소 철합금분말과 저탄소 철합금분말을 준비하고 각각의 철합금분말에 결합제를 섞어 혼합한다.First, two kinds of iron alloy powders having different carbon concentrations, that is, a high carbon iron alloy powder and a low carbon iron alloy powder are prepared, and the iron alloy powder is mixed with the binder.
이 후, 침탄에 의한 경화효과를 원하는 제품의 표면 부위는 고탄소 철합금분말을, 그 이외의 내부는 저탄소 철합금분말을 선택적으로 장입하여 성형한다.Thereafter, the surface portion of the product desired to be hardened by carburization is formed by selectively charging a high carbon iron alloy powder and a low-carbon iron alloy powder inside thereof.
마지막으로 이 성형체를 통상의 가스 침탄 온도(850 내지 1000℃) 보다 고온의 소결온도(1100℃)에서 소결한 후 냉각하여 최종 제품을 제작한다.
Finally, the compact is sintered at a sintering temperature (1100 ° C) higher than the ordinary gas carburization temperature (850 to 1000 ° C) and cooled to produce a final product.
침탄 제품을 형성하기 위한 2종의 철합금분말은, 통상의 가스 침탄의 대상이 되는 합금강과 기본적으로 같은 조성을 가지며 표면층을 이루는 철합금분말과 내부를 이루는 철합금분말은 부위별로 탄소 농도에 있어서만 차이가 있다. 통상의 가스 침탄을 통하여 표면을 경화하는 대상으로는 탄소 농도 0.25wt% 이하의 저탄소강에, 기계적 성질을 향상시키기 위하여 Ni, Cr, Mo 등이 추가로 첨가되는 저합금강이 많이 사용된다. 통상의 경우 0.2wt% 탄소 농도의 강을 침탄 처리하면 주변의 탄소 가스로부터 탄소가 제품 표면에 침투하여 표면의 탄소 농도가 약 0.8 내지 1.0wt%까지 상승한다.
The two kinds of iron alloy powder for forming the carburizing product have basically the same composition as the alloy steel to be subjected to the ordinary gas carburization. The iron alloy powder forming the surface layer and the iron alloy powder forming the inside are only There is a difference. As a target for hardening the surface through ordinary gas carburization, a low alloy steel having a carbon concentration of 0.25 wt% or less and a low alloy steel in which Ni, Cr, Mo and the like are further added to improve mechanical properties are often used. Carbon having a carbon concentration of 0.2 wt% is usually carburized to cause carbon from the surrounding carbon gas to penetrate the surface of the product to increase the carbon concentration on the surface to about 0.8 to 1.0 wt%.
본 발명에 따른 제조 방법에서는 탄소를 외부에서 침투시키지 않고 처음부터 탄소 농도가 높은 철합금분말로 표면 경화의 대상이 되는 표면층을 형성한다. In the manufacturing method according to the present invention, a surface layer to be surface hardened is formed from an iron alloy powder having a high carbon concentration from the beginning without permeating carbon from the outside.
탄소 농도가 높은 철합금분말이 포함할 수 있는 탄소 중량%의 한계는 오스테나이트 단상영역에서 철합금의 탄소 농도 한계인 2.14중량%까지 가능하다. The limit of the carbon weight percentage that a high carbon concentration iron alloy powder can contain is up to 2.14 wt%, which is the carbon concentration limit of the iron alloy in the austenite single phase region.
상대적으로 탄소 농도가 낮은 철합금분말이 포함할 수 있는 탄소 농도의 한계는 탄소 농도가 높은 철합금분말의 탄소 농도에 의해서만 결정되며, 탄소 농도가 높은 철합금분말의 탄소 농도보다 낮으면 본 발명에 의한 제조 방법으로 침탄 효과를 얻을 수 있다. 침탄 제품 외부의 표면경화 효과와, 소결시 충분한 탄소의 확산으로 연속적인 경도 변화 효과를 얻기 위해서 2종의 철합금분말의 탄소 농도차가 0.6wt% 내지 0.8wt% 인 것이 바람직하다.The limit of the carbon concentration that can be contained in the iron alloy powder having a relatively low carbon concentration is determined only by the carbon concentration of the iron alloy powder having a high carbon concentration and is lower than the carbon concentration of the iron alloy powder having a high carbon concentration. , The carburizing effect can be obtained. It is preferable that the carbon concentration difference of the two types of iron alloy powder is 0.6 wt% to 0.8 wt% in order to obtain a surface hardening effect outside the carburizing product and a continuous hardness change effect due to sufficient carbon diffusion during sintering.
탄소 농도가 다른 2종의 철합금분말을 성형체에 장입할 때, 제품의 표면 경화층에는 탄소농도가 상대적으로 높은 철합금분말을, 제품의 내부를 형성하는 부위에는 탄소농도가 상대적으로 낮은 분말을 선택적으로 장입한다.When two kinds of iron alloy powders having different carbon concentrations are charged into a molded body, an iron alloy powder having a relatively high carbon concentration in the surface hardened layer of the product and a powder having a relatively low carbon concentration in the portion forming the inside of the product And selectively charged.
2종의 철합금분말을 선택적으로 장입하기 위하여 각각의 분말이 형성할 부위를 분리하는 분리막이 사용된다. 제품의 형상에 따라 분리막의 형상은 달라지며, 일체 또는 다수의 부위로 분리된 형태일 수 있다. 분리막은 2종의 철합금분말을 선택적으로 장입한 후 성형체를 압축하기 전에 제거될 수도 있고, 또는 분리막을 결합제와 같은 성분으로 구성하여 성형체를 소결하는 과정에서 증발, 소멸시킬 수도 있다.In order to selectively charge the two kinds of iron alloy powders, a separation membrane for separating the portions to be formed by the respective powders is used. Depending on the shape of the product, the shape of the separation membrane may be different, or may be separated into a single body or a plurality of body parts. The separation membrane may be removed before selectively compressing the two types of iron alloy powder, or may be evaporated or extinction in the process of sintering the formed body with the separation membrane composed of the same components as the binder.
통상의 가스 침탄 온도는 침탄 대상의 철합금이 오스테나이트 단상을 가지는 영역에서 실시되며, 본 발명에서의 소결과정도 성형체의 전체 부위가 오스테나이트 단상영역을 가지는 온도 범위에서 실시된다.The ordinary gas carburization temperature is carried out in a region where an iron alloy to be carburized has a single austenite phase, and the entire region of the small-precision precision formed body in the present invention is conducted in a temperature range having an austenite single phase region.
소결 이후 일반적으로 소결로의 전원을 끄고 매우 느린 노냉을 실시하거나 공랭을 실시한다. 그러나 이 경우 소결체 표면에 마르텐사이트 상을 형성할 수 없어 침탄에 의한 표면 경화 효과를 얻을 수 없다. After the sintering, the sintering furnace is generally turned off and the furnace is cooled very slowly or air-cooled. However, in this case, since the martensite phase can not be formed on the surface of the sintered body, the surface hardening effect due to carburization can not be obtained.
따라서, 이러한 경우에는 다시 오스테나이트 단상 영역 이상의 고온으로 가열하고 오래 유지할 필요는 없이 소결체의 내외부의 온도가 균일해졌을 때 유냉이나 수냉을 실시하여 소결체 표면에 마르텐사이트 미세조직을 얻을 수 있다.Therefore, in such a case, it is not necessary to heat the sintered body at a higher temperature than the austenite single phase region again, and it is possible to obtain martensite microstructure on the surface of the sintered body by performing oil cooling or water cooling when the temperature inside and outside of the sintered body becomes uniform.
더 바람직하게는 통상의 침탄 온도와 마찬가지로 성형체가 오스테나이트 단상을 가지는 영역에서 소결을 실시하고, 소결 이후 바로 소결체를 유냉이나 수냉하여 소결체 표면의 경화효과를 얻을 수 있다.
More preferably, the sintered body is sintered in the region having the austenite single phase as in the case of the ordinary carburization temperature, and the sintered body is subjected to oil cooling or water cooling immediately after sintering to obtain the effect of hardening the surface of the sintered body.
이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example
(1) 분말 준비 단계(1) Powder preparation step
탄소 농도가 다른 두 종류의 철합금분말을 준비한다.Prepare two types of iron alloy powder with different carbon concentrations.
고 탄소 농도를 갖는 제 1 철합금분말(HC 분말)은 0.8 wt% C, 0.75 wt% Mn, 0.2 wt% Si 나머지 Fe로 이루어진 조성을 가지며,The first iron alloy powder (HC powder) having a high carbon concentration has a composition of 0.8 wt% C, 0.75 wt% Mn, and 0.2 wt% Si residual Fe,
상대적으로 저 탄소 농도를 갖는 제 2 철합금분말(LC 분말)은 0.2 wt% C, 0.75 wt% Mn, 0.2 wt% Si 나머지 Fe로 이루어진 조성을 가진다.The second iron alloy powder (LC powder) having a relatively low carbon concentration has a composition of 0.2 wt% C, 0.75 wt% Mn, and 0.2 wt% Si residual Fe.
(2) 분말 혼합 단계(2) Powder mixing step
준비한 제 1 철합금분말을 수평 볼밀 장비를 이용하여 300rpm의 속도로 150분간 1차로 혼합하고 결합제를 첨가하여, 역시 300rpm의 속도로 150분간 2차 혼합을 실시하였다.The prepared ferrous alloy powder was firstly mixed by using a horizontal ball mill at a speed of 300 rpm for 150 minutes, and then a binder was added, followed by secondary mixing for 150 minutes at a speed of 300 rpm.
제 2 철합금분말에 대하여 제 1 철합금분말과 동일한 조건으로 혼합을 실시하였다.The second iron alloy powder was mixed under the same conditions as the first iron alloy powder.
1차 혼합 후 2차 혼합 과정에서 사용된 결합제로는 수용성 폴리비닐을 사용하였다.Water - soluble polyvinyl was used as the binder used in the second mixing process after the first mixing.
(3) 혼합 분말 건조 단계(3) Mixed powder drying step
2차 혼합 된 제 1 철합금분말과 제 2 철합금분말을 각각 50℃에서 2시간 동안 건조용 오븐에서 건조하였다.The secondarily mixed ferrous alloy powder and the second ferrous alloy powder were respectively dried in a drying oven at 50 DEG C for 2 hours.
(4) 장입 및 성형 단계(4) charging and molding steps
다음으로 건조된 2종의 철합금분말을 선택적으로 성형틀에 장입하여 성형하는 과정을 도 2를 바탕으로 서술한다.Next, a process of charging two types of dried iron alloy powders selectively into a forming mold and molding them will be described with reference to FIG.
먼저 직경이 11mm인 원통형 성형틀에 탄소 농도가 다른 2종의 철합금분말을 장입할 수 있도록 지름이 7mm인 얇은 원통형 플라스틱재 얇은 분리관을 성형틀 중앙에 위치시킨다.First, a thin cylindrical plastic material thin tube with a diameter of 7 mm is placed at the center of the mold so that two kinds of iron alloy powders having different carbon concentrations can be loaded into a cylindrical mold having a diameter of 11 mm.
고탄소 경화층을 얻고자 하는 분리관 외부에는 탄소 농도가 높은 제 1 철합금분말을, 분리관 내부에는 탄소 농도가 낮은 제 2 철합금분말을 깔때기를 이용하여 각각 장입하고 분리관을 제거하였다.The first iron alloy powder with high carbon concentration and the second iron alloy powder with low carbon concentration were charged into the separation tube using a funnel and the separation tube was removed.
이 후, 수동 핸드프레스를 사용하여 압축하여 성형체를 제작하였다. 이를 도 3에 나타내었다.Thereafter, a molded body was produced by compression using a manual hand press. This is shown in FIG.
(5) 소결 및 열처리 단계(5) Sintering and heat treatment step
제작된 압축 성형체를 1150℃ 30분간 유지 후 노냉하였다. 표면 탈탄을 방지하고자 아르곤 분위기에서 소결을 실시하였다.The prepared compact was held at 1150 DEG C for 30 minutes and then cooled. Sintering was performed in an argon atmosphere to prevent surface decarburization.
이 후, 소결체를 850℃에서 10분간 유지 후 수냉(water cooling)하는 열처리를 추가로 실시하여 최종 제품을 제작하였다. 표면 탈탄을 방지하고자 아르곤 분위기에서 열처리를 실시하였다.Thereafter, the sintered body was maintained at 850 占 폚 for 10 minutes and then heat-treated by water cooling to prepare a final product. Heat treatment was performed in an argon atmosphere to prevent surface decarburization.
제작된 최종 제품의 단면을 2% 나이탈 에칭액을 사용하여 미세조직을 관찰하고 표면에서 안쪽으로 미세 경도를 측정하였다. 단면의 측정부위에 따른 경도 측정 결과를 도 4에 나타내었다.The microstructure of the fabricated final product was observed using a 2% etchant solution and the microhardness was measured inward from the surface. The results of hardness measurement according to the measurement site of the cross section are shown in Fig.
도 4를 보면 표면 경도 값이 외부에서 내부로 갈수록 연속적으로 감소하고 있음을 확인할 수 있다. 내부로 갈수록 경도 값이 감소하는 점은 내부로 갈수록 탄소 농도가 감소하고 있음을 나타낸다. 또한 경도 값이 연속적으로 감소한 점은 소결 도중에 제 1 철합금분말과 제 2 철합금분말의 경계를 넘어 외부에서 내부 방향으로 탄소 원자들이 확산하였음을 증명하고 있다. 4, it can be seen that the surface hardness value is continuously decreased from the outside to the inside. The decrease in the hardness value toward the inside indicates that the carbon concentration decreases toward the inside. The continuous decrease of the hardness value also demonstrates that the carbon atoms diffuse from the outside to the inside during the sintering process over the boundary between the first iron alloy powder and the second iron alloy powder.
다음으로 최종 제품의 표면 잔류응력을 측정하였다. 측정한 결과 평균 잔류응력 값이 -158.8 MPa을 나타내었다. 잔류응력 값이 0 이하인 경우 압축응력이 형성됨을 의미한다. 전통적인 주조나 다른 소성가공을 통해 성형한 후 가스 침탄으로 제조된 부품의 표면에서도 동일한 압축 잔류응력이 존재하며 표면에서부터 거리에 따른 경도 값의 추이도 도 4와 같은 경향을 보인다. 따라서 본 발명에서 제시한 방법을 통하여, 기존의 가스 침탄 공정이 없이 분말야금공정만으로 동일한 침탄 처리 효과를 가지는 부품을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.Next, the surface residual stress of the final product was measured. The average residual stress value was -158.8 MPa. When the residual stress value is 0 or less, it means that compressive stress is formed. The same compressive residual stress exists on the surface of the parts made by gas carburization after molding by conventional casting or other plastic working, and the change of hardness value along the distance from the surface also shows the tendency as shown in Fig. Therefore, it can be confirmed through the method proposed in the present invention that the parts having the same carburizing effect can be produced only by the powder metallurgy process without the conventional gas carburization process.
Claims (6)
A중량%의 탄소를 함유하는 제 1 철합금분말과, B중량%의 탄소를 함유하는 제 2 철합금분말을 상기 제품에 대응되는 성형틀에 장입하는 장입 단계;
(단, 0<B<A≤2.14 의 관계를 만족하며, 상기 제 1 철합금분말과 상기 제 2 철합금분말의 조성은 탄소의 농도에 있어서만 차이가 있다.)
상기 성형틀에 장입된 상기 제 1 철합금분말 및 상기 제 2 철합금분말을 가압하여 성형체를 형성하는 성형 단계;
상기 성형체를 불활성 가스 분위기 및, 상기 성형체 전체 부위가 오스테나이트 단상영역이 되는 온도 범위에서 소결하여 소결체를 형성하는 소결 단계;
상기 소결체를 유냉이나 수냉하여 경화 효과를 얻는 냉각 단계를 포함하며,
상기 성형체에서 상기 제 1 철합금분말에 의하여 형성된 제 1 철합금분말층은 상기 성형체의 외부를, 상기 제 2 철합금분말은 상기 제품의 내부를 형성하며,
상기 소결 단계에서 상기 성형체의 외부로부터 내부 방향으로 탄소 농도 차이에 의한 탄소의 확산이 일어나고, 상기 냉각 단계에 의해 상기 소결체 표면에 마르텐사이트 또는 마르텐사이트와 오스테나이트 혼합 조직을 얻는 것을 특징으로 하는 분말야금을 이용한 제품 제조 방법.
A method of manufacturing a product using powder metallurgy,
A charging step of charging a first iron alloy powder containing A weight% of carbon and a second iron alloy powder containing B% by weight of carbon into a mold corresponding to the product;
(Where 0 < B < A < / = 2.14, and the compositions of the first iron alloy powder and the second iron alloy powder differ only in the concentration of carbon)
A forming step of forming a molded body by pressing the first iron alloy powder and the second iron alloy powder charged into the forming die;
A sintering step of sintering the formed body in an inert gas atmosphere and a temperature range in which the entire body of the formed body becomes an austenite single phase region to form a sintered body;
And a cooling step of obtaining a curing effect by oil cooling or water cooling the sintered body,
Wherein the first iron alloy powder layer formed by the first iron alloy powder in the molded body forms the outside of the molded body and the second iron alloy powder forms the inside of the article,
Wherein carbon diffusing occurs due to a difference in carbon concentration from the outside to the inside of the compact in the sintering step and martensite or a mixture of martensite and austenite is obtained on the surface of the sintered compact by the cooling step ≪ / RTI >
상기 제 1 철합금분말과 상기 제 2 철합금분말은 Mn, Ni, Cr, Mo, Si, Al, V, Ti, Nb, P, S 중에서 선택된 1 종 이상의 성분을 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 분말야금을 이용한 제품 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first iron alloy powder and the second iron alloy powder further contain one or more components selected from Mn, Ni, Cr, Mo, Si, Al, V, Ti, Nb, METHOD OF MANUFACTURING PRODUCT USING METALLURGY
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