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침탄처리한 SCM420H의 미끄럼 마모 특성에 미치는 침탄 조건의 영향
Effects of Carburizing Process on Sliding wear Behavior of Carburized SCM420H Steel 원문보기

한국트라이볼로지학회지 = Tribology and lubricants, v.36 no.1, 2020년, pp.18 - 26  

이한영 (계명대학교 신소재공학과) ,  이규헌 (계명대학교 대학원 재료공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The effects of the carburizing process on the sliding wear behavior of SCM420H steel have been investigated. In particular, the effects of grain boundary corrosion observed in the surface layer after gas carburizing and the effects of hardness of the carburized cases after heat-treatment on the slid...

주제어

#가스침탄   #진공침탄   #입계산화   #미끄럼마모거동   #경도  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 가스침탄 및 진공침탄 두 방법으로 침탄처리한 SCM 420H를 소입하고 두 온도에서 템퍼링 처리를 한 후, 각각의 미끄럼 마모특성을 조사하고 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 그래서 본 연구에서는 침탄용강인 SCM420H를 두 종류의 처리방법(가스침탄과 진공침탄)으로 침탄처리하고, 소입 열처리(quenching) 후 각각 두 온도에서 템퍼링(tempering) 처리하여 총 4종류의 시편을 제작하였다. 이 후 이들을 미끄럼 마모시험을 하여 각각의 마모특성을 조사하고 마모면을 분석하여 입계산화 및 경도변화의 영향에 대해 검토하였다.
  • 본 연구에서는 침탄용강으로 널리 사용되는 시판의 SCM420H 환봉에서 소정의 핀(pin) 시편(Ф6 × 18 mm)을 가공하고 침탄처리를 하였다. 이때 진공침탄은 930oC, 가스침탄은 920oC까지 가열한 후 각각 2시간 동안 진행하였고 확산시간은 모두 1시간 동안 처리하였다.
  • 그래서 본 연구에서는 침탄용강인 SCM420H를 두 종류의 처리방법(가스침탄과 진공침탄)으로 침탄처리하고, 소입 열처리(quenching) 후 각각 두 온도에서 템퍼링(tempering) 처리하여 총 4종류의 시편을 제작하였다. 이 후 이들을 미끄럼 마모시험을 하여 각각의 마모특성을 조사하고 마모면을 분석하여 입계산화 및 경도변화의 영향에 대해 검토하였다.

대상 데이터

  • 마모시험 시의 상대재는 고속도공구강인 SKH51 을 소정의 디스크(disc) 시편(Ф70 × 10 mm)으로 선삭 가공하고 열처리하였다. 열처리는 1,230 에서 1시간 동안 유지한 후 유냉하고, 550 에서 2시간 유지하는 템퍼링 열처리를 행하였다.

이론/모형

  • 미끄럼 마모시험은 pin-on-disc식 미끄럼 마모 시험기[12]에서 행하였다. 이때 수직하중을 500 g으로 하고 접촉부의 선속도를 6 종류(0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
침탄 경화층의 경도분포는 어떠한가? 한편 침탄처리 후 경화층의 평가는 일반적으로 표면경도 및 유효경화 깊이로 하게 되는데 이들에 의해 침탄 처리재의 기계적 성질이 변화하게 된다[1,3,7]. 이러한 침탄 경화층의 경도분포는 일반적으로 표면의 경도가 높고 내부로 갈수록 경도가 감소하는 형태이나 이에 상응하여 깊이에 따라 미세조직도 변화한다[3,7]. 그런데 이러한 침탄 처리재의 입계 산화층이나 특유의 경도분포가 응착마모 시의 마모거동에 미치는 영향에 대해서는 전혀 확인되고 있지 않다[11].
침탄처리란 무엇인가? 침탄처리는 탄소 함유량이 낮은 철강재료의 표면층에 탄소를 침투, 확산시켜 고탄소화 함으로써 표면의 소입성을 확보하려는 열처리이다. 그래서 이후에 소입(quenching)처리를 하면 표면이 마르텐사이트 변태를 하면서 내마모성과 내피로성이 확보되고 연한 심부에 의해 내충격성까지 겸비하게 되므로, 침탄처리는 구조용으로 아주 적합한 재료설계 방식이라고 할 수 있다[1].
가스침탄 및 진공침탄 두 방법으로 침탄 처리한 SCM 420H의 미끄럼 마모특성은 어떤 차이를 보이는가? 1) 침탄 처리방법(가스침탄과 진공침탄)에 따른 마모특성 차이는 없는 것으로 밝혀졌다. 결국 처리방법과 무관하게 각 속도에서 거리에 대한 마모특성 변화나 초기마모나 정상마모에서의 속도에 대한 마모특성 변화 모두 거의 유사하였다.
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참고문헌 (14)

  1. Yoshida, T., "Case hardening technology", Nikkan-kokyoshinbun, pp. 131-153, Tokyo, Japan, 1971 (ISBN 3057-204900-5719). 

  2. Kim, H,K , "Vacuum carburizing", J. Kor. Soc. Heat Treat. Vol. 2, No.1, pp. 8-12, 1989. 

  3. Park, S.J., Rhee, K.S., Kim, K.S., "Hardness and distortion characteristics of SCM415 steel by carburizing", J. Kor. Soc. Heat Treat. Vol. 15, No. 6, pp. 269-271, 2002. 

  4. Lee, S.-G., Kang. S.-B., Jung, B.-H., Kim, H.-G., "A study on setting up condition of treatment for vacuum carburizing", J. Kor. Soc. Heat Treat., Vol. 5, No.4, pp.195-200, 1992. 

  5. Son, M.R., Yun, Y.S., "Internal oxidation and abnormal structure on the surface under carburizing gas atmosphere", J. Kor. Soc. Heat Treat. Vol. 2, No. 1, pp. 13-20, 1989. 

  6. Yamada, T., Hatano, K., "Rolling fatigue of gas and vacuum carburized steels", J. Jpn. Soci. Heat Treat., Vol. 22. No. 3, pp.141-146, 1982. 

  7. Choi, Y.T., Byoun, S.K., "Microstructure and effective case depth of the vacuum carburized steels", J. Kor. Soc. Heat Treat. Vol. 5, No. 1, pp. 32-40, 1992. 

  8. Byun, J.H., Ro, S.H., Lee, J.H., Lee, C.H., "Mechanical properties of the $CO_2$ free vacuum carburized in SCM415H", Kor. Soc. Mech. Eng., Vol. 36, No. 9, pp. 971-978 , 2012. 

  9. Shin, J.H., Lee, W.J., Kim, Y.P., Ko, I.Y., "Influence of super carburization on the roller pitting fatigue life of 0.16C-0.60Si-2.00Cr-0.34Mo steel", Kor. J. Met. Mater. Vol. 50, No.7, pp. 517-522, 2012. 

    상세보기 crossref

  10. Baek, S.H., "Friction-wear properties of carburized SNCM", J. Kor. Soc. Heat Treat., Vol. 11, No. 3, pp. 159-167, 1998. 

  11. Takeuchi, E., "Friction and wear of chemical treated surface", J. Jpn. Soci. Lubr. Eng., Vol. 30, No. 5, pp.341-351, 1985. 

  12. Lee, H.-Y., "Analysis of sliding wear mode on annealed steel by X-ray diffraction technique", Wear, Vol. 256, pp.627-663, 2004. 

  13. Lee, H.-Y., "Analysis of sliding wear behavior of mild steel according to hardness of dissimilar mating material", J. Kor. Soc. Tribo. Lubr. Eng. Vol. 32, No.6, pp.195-200, 2016, https://doi.org/10.9725/kstle.2016.32.6.195. 

  14. William F. Smith and Javad Hashemi, "Foundations of Materials Science and Engineering (4th edition)" McGrawhill, 2005. (Ko J.H. et al, Korean language Edition pp.640, Scitech Media, 2008). 

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