[논문]Fe-Cr-Mo 합금 분말의 성형 및 소결특성에 미치는 입도분포 영향

김기봉; 양상선; 김용진; 박용호

doi:10.4150/kpmi.2013.20.1.007

Fe-Cr-Mo 합금 분말의 성형 및 소결특성에 미치는 입도분포 영향
Influence of Particle Size Distribution on Green and Sintered Properties of Fe-Cr-Mo Prealloy Powder 원문보기

한국분말야금학회지 = Journal of Korean Powder Metallurgy Institute, v.20 no.1, 2013년, pp.7 - 12

김기봉 (한국기계연구원 부설 재료연구소) , 양상선 (한국기계연구원 부설 재료연구소) , 김용진 (한국기계연구원 부설 재료연구소) , 박용호 (부산대학교 재료공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The effect of particle size distribution on green and sintered properties of Fe-Cr-Mo prealloy powder was investigated in this study. For the study, prealloyed Fe-Cr-Mo powders with different particle sizes were mixed as various ratios and cold compacted at various pressure and sintered at $1250^{\circ}C$ for 30 min, $90%N_2+10%H_2$ atmosphere in the continuous sintering furnace. The results shows that the powders with large particle size distribution have high compressibility and low ejection force. However the green strength are much less than those with small particle size distribution. Tensile prperties of the sintered specimes with large particles size also have high strength and elongation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이에 따라 고밀도 철계 소결소재를 얻기 위해 성형성이 우수하고 소재로 원가상승을 최소화 시킬 수 있는 Fe-Cr-Mo계 합금분말을 원료분말로 사용하려 하고 있다[4]. 본 연구에서는 기존 상용화된 Fe-Cr-Mo합금분말의 입도분포를 조절하여 성형성과 소결성에 미치는 영향을 연구함으로서 향후 철계 고밀도 소재를 산업적으로 적용하는데 기초자료를 확보하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 Fe-Cr-Mo계 합금분말의 입도 분포에 따른 성형 및 소결특성을 관찰하기 위해 동일성분의 각각 다른 입도 분포를 가진 두 종류의 분말을 혼합하여 원료 분말로 사용하였다. 연구결과, 성형성 측면에서는 분말의 평균입도가 증가할수록 성형밀도는 증가하고 성형 후 시편을 취출할 때의 취출력은 낮아지는 것을 알 수 있었다.
소결특성을 평가하기 위해서 표 2에 제시된 혼합된 분말을 80 ton 분말 전용 성형 프레스를 이용하여 7.15 g/cm³~7.55 g/cm³ 사이의 밀도로 인장시험편을 성형한 후, 1250℃에서 90%질소와 10%수소의 혼합가스 분위기의 연속 소결로에서 30분간 소결하였다.

대상 데이터

원료분말은 스웨덴 Höganäs사의 Hipaloy 및 Astaloy 40CrL 분말로 두 분말 모두 Fe, Cr 및 Mo성분이 동일한 조성을 가지며 각각의 분말에 대한 성분은 표 1에 나타내었다. Hipaloy 분말은 우수한 성형성을 목적으로 개발된 분말로 수분사공정에 의해 Fe, Cr, Mo성분이 함유된 합금 분말을 제조한 후, 기계적 강도향상을 위해 흑연을 0.

이론/모형

소결시편의 기계적 특성평가는 Instron 인장 시험기를 이용하여 MPIF standard 10을 기준으로 인장시험을 하였다. 한편 시편의 밀도는 성형체의 경우 성형 후 치수 및 무게 측정으로, 소결체는 MPIF standard 42의 아르키메데스법을 사용하여 측정하였다.

성능/효과

그러나 성형강도 측면에서는 분말입도가 미세할수록 강도가 높게 나타났다. 한편 소결특성에 있어서는 소결조직은 분말크기가 작을수록 결정립은 미세하였지만, 미세기공이 큰입도를 가진 분말에 비해 상대적으로 많이 함유되어 최종 기계적 특성은 감소하였다. 또한 소결조직 내 펄라이트 상의 비율도 원료분말의 크기가 클수록 증가하였는데 이는 원료분말에서 탄소함량이 같지만 분말의 크기나 첨가 원소에 따라 소결 후의 탄소량의 변화가 있음을 나타내고 이는 소결체의 인장특성에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.
연구결과, 성형성 측면에서는 분말의 평균입도가 증가할수록 성형밀도는 증가하고 성형 후 시편을 취출할 때의 취출력은 낮아지는 것을 알 수 있었다. 그러나 성형강도 측면에서는 분말입도가 미세할수록 강도가 높게 나타났다. 한편 소결특성에 있어서는 소결조직은 분말크기가 작을수록 결정립은 미세하였지만, 미세기공이 큰입도를 가진 분말에 비해 상대적으로 많이 함유되어 최종 기계적 특성은 감소하였다.
본 연구에서는 Fe-Cr-Mo계 합금분말의 입도 분포에 따른 성형 및 소결특성을 관찰하기 위해 동일성분의 각각 다른 입도 분포를 가진 두 종류의 분말을 혼합하여 원료 분말로 사용하였다. 연구결과, 성형성 측면에서는 분말의 평균입도가 증가할수록 성형밀도는 증가하고 성형 후 시편을 취출할 때의 취출력은 낮아지는 것을 알 수 있었다. 그러나 성형강도 측면에서는 분말입도가 미세할수록 강도가 높게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	분말야금 공정에 의해 제조되는 소결 부품이 연속성이 요구되는 대량생산 제품의 제조에 적합한 것 이외에 가지는 장점은?	분말야금 공정에 의해 제조되는 소결 부품들은 높은 정밀도를 가지는 성형 금형에서 고속 프레스로 성형되고, 이를 온도제어가 정밀하게 제어되는 소결로를 이용하여 소결함으로써, 높은 치수 정밀도를 가지기 때문에 반복적이며 연속성이 요구되는 대량생산 제품의 제조에 적합하다[1,2]. 또한 부품의 최종형상에 가깝게 성형되어 기계가공 및 재료손실을 최소화하거나 삭제 시킬 수 있으며, 상온이나 대기압 상태에서 원재료분말의 단순 혼합에 의해 성분이 조절되고 필요에 따라 복합재료, 무공해 재료 및 용해시 편석을 일으키는 재료들도 자유롭게 사용할 수 있다. 그리고 접합, 표면처리, 열처리 등 다양한 후공정을 추가하여 고기능 복합형상 제품을 제작할 수 있다는 장점 등이 있다[3].
	철계 소결소재의 경우 고상소결공정에 의해 제조되기 때문에 발생하는 문제는?	일반적으로 자동차용 소결부품의 성능개선을 위해서는 소결재의 고밀도화가 필수적인데 철계 소결소재는 대부분 고상소결공정에 의해 제조되기 때문에 소결 후 기공이 존재하고 이는 기계적 특성을 저하시키는 원인이 된다. 이에 따라 고밀도 철계 소결소재를 얻기 위해 성형성이 우수하고 소재로 원가상승을 최소화 시킬 수 있는 Fe-Cr-Mo계 합금분말을 원료분말로 사용하려 하고 있다[4].
	고밀도 철계 소결소재를 얻기위해 Fe-Cr-Mo계 합금분말을 원료로 사용하는 이유는?	일반적으로 자동차용 소결부품의 성능개선을 위해서는 소결재의 고밀도화가 필수적인데 철계 소결소재는 대부분 고상소결공정에 의해 제조되기 때문에 소결 후 기공이 존재하고 이는 기계적 특성을 저하시키는 원인이 된다. 이에 따라 고밀도 철계 소결소재를 얻기 위해 성형성이 우수하고 소재로 원가상승을 최소화 시킬 수 있는 Fe-Cr-Mo계 합금분말을 원료분말로 사용하려 하고 있다[4]. 본 연구에서는 기존 상용화된 Fe-Cr-Mo합금분말의 입도분포를 조절하여 성형성과 소결성에 미치는 영향을 연구함으로서 향후 철계 고밀도 소재를 산업적으로 적용하는데 기초자료를 확보하고자 한다.

참고문헌 (9)

R. M. German: Powder Metallurgy of Iron and Steel, John Wiley and Sons, New York (1997) 29.
A. D. Romin. Jr and M. J. DeHaemer: ASM Handbook Vol. 7 Powder Metal and Technologies and Applications, Peter W. Lee(Ed.), ASM International (1998) 751.
I. Jekins and J. Wood: Powder Metallurgy-an Overview, The Institute of Metal, London (1991) 287.
M. W. Wu, L. C. Tsao, G. J. Shu and B. H. Lin: Mater. Sci. Eng. A, 538 (2012) 135.

상세보기
http://www.hoganas.com/
L Ciripova, E. Hryha, E. Dudrova and A. Vyrostkoba: Mater. Design, 35 (2012) 619.

상세보기
M. Azadbed and N. G. Ahmadi: Curr. Apli. Phys., 9 (2009) 777.

상세보기
K. S. Narasinham: Mater. Chem. Phys., 67 (2001) 56.

상세보기
D. Shamugasundaram and R. Chandramouli: Mater. Design, 30 (2009) 3444.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증