[논문]질화포텐셜 제어 가스질화로 개발(III) : SCR420H 에널러스기어에 대한 제어질화 적용 및 내구성 평가

이원범; 정민재; 권민상; 김태환; 문철우

doi:10.12656/jksht.2023.36.3.161

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질화포텐셜 제어 가스질화로 개발(III) : SCR420H 에널러스기어에 대한 제어질화 적용 및 내구성 평가
Development of Controlled Gas Nitriding Furnace(III) : Application of Controlled Gas Nitriding Process and Evaluation of Durability for SCR420H Annulus gear 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.36 no.3, 2023년, pp.161 - 173

이원범 (한국생산기술연구원 친환경열표면처리연구부문) , 정민재 (한국생산기술연구원 친환경열표면처리연구부문) , 권민상 (대경열처리) , 김태환 (대원강업) , 문철우 (한국자동차연구원 플랫폼안전기술부문)

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the effects of KN and process time on the formation of a compound layer at a nitriding temperature of 540℃ for SCR420H material. As a result of controlled nitriding from 3 h to 20 h at KN 1.2 atm-1/2, compound layers were formed up to about 10 ㎛, and an effective hardening depth of about 460 ㎛ was obtained. Initially, an ε+γ' complex phase was formed, and the phase fraction changed over time, and finally, the fraction of ε phase decreased to less than 1%. With higher KN, the compound thickness increased, a pore layer was formed on the surface, and the surface hardness decreased. By applying the controlled nitriding process, it was possible to produce annulus gears with a compound thickness of 12.8 ㎛ and an ε phase of 5% or less. The annulus gears made through controlled nitriding were mounted on a 6-speed transmission and tested for durability. As a result, the durability test of 250,000 km was satisfied, and the transmission efficiency was also confirmed to be expected.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. Schematic diagram of the nitriding process examined.
표 Table 1. Chemical compositions of SCR420H steels examined. (Wt.%)
그림 Fig. 2. Design of reliability test layout for an automatic transmission using transmission dynamometer.
표 Table 2. Reliability test mode for 6-speed automatic transmission
그림 Fig. 3. Changes in temperature and related hydrogen concentration and K_N during the nitriding process in this study; (a) temperature change with time, (b) measured hydrogen concentration and K_N variation with time.
표 Table 3. Power transmission efficiency test mode for 6-speed automatic transmission
그림 Fig. 4. Variation of compounds and hardness values with nitriding process time at 540°C for SCR420H material: (a) 3 Hr (b) 10 Hr, (c) 2 0Hr nitriding process time, (d) hardness profile with nitriding process time.
그림 Fig. 5. XRD compound analysis of SCR420H material with various process time at 540°C nitriding temperature.
그림 Fig. 6. Nitriding compounds formed at various K_N for SCR420H material at nitriding temperature of 540°C and process time of 10 hours: (a) K_N = 0.3, (b) K_N = 1.2, (c) K_N = 2.0, (d) K_N = 3.0, and (e) corresponding hardness profile.
그림 Fig. 7. XRD compound analysis of SCR420H material with varoius K_N at nitriding temperature of 540°C and process time of 10 hours.
그림 Fig. 8. (a) Annulus gear parts produced by controlled nitriding, (b) microstructure, and (c) hardness profile.
$Fig. 9. Phase fraction measurement by (a) XRD and (b) EBSD for annulus gear components.$ 그림 Fig. 9. Phase fraction measurement by (a) XRD and (b) EBSD for annulus gear components.
그림 Fig. 10. Reliability test results of 6th speed of automatic transmission: (a) Input speed, (b) Output speed, (c) Input torque, (d) Output torque.
그림 Fig. 11. Inspection of automatic transmission and annulus gear part (a) before and (b) after reliability test.
그림 Fig. 12. Comparison of Power transmission efficiencies between pre-test and post-test: (a) 2nd speed, (b) 3rd speed, (c) 4th speed, (d) 5th speed, (e) 6th speed.
표 Table 4. Comparison of Power transmission efficiencies between pre-test and post-test in RMSE value

참고문헌 (13)

김학윤, 박상준 : 표면열처리, 원창출판사 (1997) 1.
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상세보기
Ki. H. Kim, W. B. Lee, T. H. Kim, and S. W. Son :？Metals 12 (2022) 139.
W. B. Lee and S. Son : J. of the Korean Society for？Heat Treatment 36 (2023) 40.
W. B. Lee and S. Son : J. of the Korean Society for？Heat Treatment 36 (2023) 86.

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