KR840001096B1 - 분말열간 단조재료 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분말열간 단조재료

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 단조체의 마모시험 결과의 도시도.

시험재료 : S-55C(HV-270)

압 력 : 10kg/㎠

거 리 : 500m

윤활제 없음

실선은 S55C, 점선 FC-25, 쇄선은 본 발명품을 각각 표시함.

제2도는 100배의 현미경 사진에 의한 조직의 도시도.

제3도는 400배의 현미경 사진에 의한 조직의 도시도.

본 발명은 내마모미끄럼성(wear resisting slidability)이 우수한 고강도의 분말열간 단조재료에 관한 것이다.

분말열간 단조부품은 분말야금법의 우수한 경제성, 즉 양호한 재료회수율, 절삭 등의 기계가공공정의 생략 가능 및 우수한 재질의 균일성등에 의하여 일반적인 단조부품 혹인 절삭 가공부품으로 점차 대체되고 있다.

그러나 분말 열간단조품은 공업화의 단게에서 제품의 가격(즉 원료비와 가공비)과 성능이 균형을 이루지 않으므로 결국 시장에서의 가격 경쟁력에 있어서 연강재(wrought steel material)와 경쟁할 수 없는 단점이 잇다.

분말 열간단조품은 주로 강제품의 기어, 캠(cam)등의 기계부품 분야에서 사용되는에 이와같은 부품에 요구되는 재료의 특성은 높은 인장강도와 압축강도 및 인성이다.

또한 중요한 것은 내마모성을 위하여 필요한 경도 및 적당한 미끄럼성이다. 특히 상기 미끄럼성은 단순히 경도나 인성으로부터 얻을 수 있는 성질이 아니고 미세한 금속 조직의 적절한 상황에 의하여 비로서 실현된다. 게다가 또 이들 재료의 특성이 동시에 만족되어야 되기 때문에 종래의 재료의 경우에 있어서, 경제성이나 기술상에 여러 문제점이 있다. 예를 들어 주철재료는 함유된 흑입자(편상 또는 구상)의 작용에 의하여 우수한 내마모미끄럼성을 가지고 있음에도 불구하고 그 함유된 흑연입자의 취성 및 입자계면의 공동으로 인해 강도와 인성이 저하된다. 그러므로 주철금속은 조직의 불균일성이나 편석을 해결할 수 없으므로 기계부품 재료로는 부적당하다. 또 탄소강이나 저급합금 강재의 경우는 적러한 열처리에 의하여 강도 및 인성은 만족시킬 수 있으나 내마모끄럼성 저하되기 때문에 질화 등 특수한 표면처리가 필요하다. 또 연강재는 제강단계에 있어서 제거되지 않고 남아 있는 비금속 개재물이 존재하며, 더구나 단조나 압연처리에 의하여 생긴 소재의 방향성이 부품 강도의 균일성을 손상시키는 단점이 잇다.

또한 종래의 분말열간 단조부품도 상기와 동일한 문제점이 존재하므로 고강도이고 내마모 미끄럼성이 우수한 재질을 얻을 수 없었다.

본 발명에 있어서는 분말 야금법의 특징인 용융제련법에 의해 제조가 곤란하거나 또는 불가능한 복합조직합금을 제조하는 기술과 분말열간단조 기술의 특징인 고밀도이며 공공등의 결함이 없는 재료를 제조하는 기술의 조합에 의하여 종래에 볼 수 없었던 새로운 고성능 부품용 재료를 얻을 수 있다.

본 발명 재료의 가장 중요한 구성요소는 기지상중에 균일하게 분산석출시킨 미세 흑연입자이다. 종래 흑연을 분사석출시코 재료로는 자가 말할 필요도 없이 주철이 알려져 있고, 특히 구상 흑연주철은 구상의 흑연입자를 분산시코 우수한 재료다. 그러나 흑연입자의 크기가 10-100㎛로 비교적 크기 때문에 소재의 강도 및 인성이 좋지 못하다. 주조법에 의하여 흑연입자를 미세하게 제어하기도 어려우며, 탄소함유량을 대폭적으로 변화시키는 것도 경질의 시멘타이트상의 석출을 초래하므로 곤란하다. 그러나 본원분말야금법에 있어서 적당한 조성으로 원료분말을 선택하며 용이하게 미세한 흑연입자를 균일하게 분산석출시킬 수 있음을 알았다. 이를 위해 선택된 조성은 탄소의 흑연화 원소이고, 철합금의 강화원소인 Si가 가장 중요하며, 이것의 선택범위는 2-3%가 가장 적당하다. 상기한 흑연화 효과는 상기 하한치 이하에서는 유효하지 않고 상한치 이상에서는 도리어 경화가 지나치게 진행되어 취화되기 때문에 본 범위가 선택되었다. 또 다른 필수원소로서는 소입성 향상에 효과가 있으며 칠합금의 강화원소이기도 한 Mn을 0.2-0.9% 함육시키는 것이다.

Mn은 흑연을 안정하게 존재시키는데 유효한 원소이다.

Mn의 상, 하한치는 Si와 마찬가지로 유효한 범위와 유해한 범위에 의하여 간단히 결정된다. 말할 필요도 없이 C는 흑연으로 되는 원소이고, 동시에 강으로 되기 위하여 불수필 가결한 원소이다. 상기한 바와 같이 조립의 흑연입자가 다수 존재하면 강도 및 인성에 나쁜 영향르 미치고, 반대로 너무 작게되면 내마모 미끄럼성 효과가 감소된다. 또 고용도는 탄소는 기지상을 공석강으로 강화시키는데 필수적인 원소이므로 약 0.8% 정도가 함유되어야 한다.

흑연입자로 필요한 가장 적당한 탄소량은 전탄소량으로서 1-2%이고 바람직하게는 1.4-1.8%이다. 그외의 원소 예를 들어 P.S.O 등을 불가피한 불순물로서 존재하나, 그 양이 0.3%이하인 경우는 별반 효과가 없기 때문에 일반적으로 불순물로서 혼입되어 있는 정도의 범위에 대해서는 특별히 규정하지 않는다. 또한 원료로부터의 혼입으로서, 미량의 Mg, Al, SnMo, Cr, Cu등의 처이 원소에 있어서, 단순히 불순물로 존재하는 한 어떤 효과도 없으므로 그범위를 특별히 규정할 필요는 없다.

본 발명의 재료를 다시 열처리 하는 것에 의하여 기기상을 경화시켜 강도를 높임과 동시에 내마모성을 향상시키는 것이 가능하다.

이 경우 기지상의 경도는 400-600mHV로 하는 것이 가장 바람며, 지나친 경화에 의한 취화를 피하고 효과를 높이기 위하여, 상, 하한치를 설정하였다.

실시예

Fe : 2.6%, Si : 0.8%, Mn : 1.7%의 분말을 분말열간 단조하여, 비중 7.6.cc의 단조체를 얻었다. 다시 이 단조체를 900℃에서 소입시킨 후 소려하였다. 각각의 재료의 단면조직 사진을 제2도와 제3도에 도시하였다. 상기 도면에는 명백하게 미세한 흑연 입자가 균일하게 분산석출되어 있다. 본 밸요의 기계적 성질의 비교예를 표-1에 표시하였다. 또 맘시험의 결과를 제1도에 도시하였다. 상기 결과로부터 본 발명의 재료는 종래의 재료에 비해 기계구조 품에 직합한 우수한 특성을 가지며 분말열간 단조재료로서 널리 사용되는 유용한 재료이다.

[표 1]

Claims (1)

1. 분말열간단조재료에 있어서, 주량%로서 Si2-3%, Mn0.2-0.9%, C1.0-2.0%와 잔부가 철로 이루어져 있으며, 함유탄소량중 0.5-1.2%가 입자직경 0.5-2.0㎛의 미세흑연입자로서 균일하게 분산 석출된 것을 특징으로 하는 분말열간 단조재료.

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