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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 펌프의 내구성을 좌우하는 로타와 붓싱 재질을 개선하기 위하여 크롬 탄화물과 마르텐사이트조직에 의한 강화재료인 SKDU을선정하여 미세조직을 제어하고자 하였다. 이를 위하여 심냉처리에 의한 미세조직의 변화를 관찰하였고, 내압성과 내마모성의 향상을 위하여 가스 질화처리를 행하여 표면변화를 조사하였다』2)
제안 방법
- SKD11 시편과 질화강을 질화온도 520*CZ 암모니아 가스 분위기 속에서 72시간 동안 질화처리를 행한 후 급랭한 시편의 경도변화롤 조사하였다. 이들 결과를 그림 5에 나타내었다.
- SKDU의 미세조직을 향상시키기 위하여 변수로서 냉각방법과 템퍼링 온도를 달리하여 실험을 행하고, 내압성과 내마모성 향상을 위하여 가스 질화 처리한 후 얻은 결론은 다음과 같다.
- 각각의 시편에 대한 경도변화를 RockweU 경도기를 사용하여 C seal은로 경도릍 측정하였다.
- 행하였다. 또한 시편의 잔류오수태나이트 변화를 조사하기 위하여 200*C, 3001, 5001에서 각각 30분씩 템퍼링하였다
- 봉형태의 SKDU를 두께 100mm 크기로 절단하여 열처리 온도 10301C 에서 1시간 동안 유지한 후각각 공냉, 드라이아이스, 액화질소를 사용하여 냉각처리롤 행하였다. 또한 시편의 잔류오수태나이트 변화를 조사하기 위하여 200*C, 3001, 5001에서 각각 30분씩 템퍼링하였다
- 시편을 Nital 용액으로 부식시킨 후 광학현미경으로 미세조직을 관찰하고, X-선 희절기를 사용하여각 변수에 따른 상변화를 조사하였다.
- 미세조직을 제어하고자 하였다. 이를 위하여 심냉처리에 의한 미세조직의 변화를 관찰하였고, 내압성과 내마모성의 향상을 위하여 가스 질화처리를 행하여 표면변화를 조사하였다』2)
- 이들 결과를 그림 5에 나타내었다. 질화 강에 대한 가스질화처리는 SKD11 과의 비교를 위하여 수행하였다. 질화강 펌프의 로타와 부싱 재료로 사용되고 있으므로 이들 두 재료의 경도변화를 비교하는 것은 중요하다.
- 표면경도 변화를 조사하기 위하여 각각의 시편을 암모니아 분위기 속에서 5201로 가열하여 72시간 동안 가스질화처리를 수행하였다
성능/효과
- 1. 기지조직은 모든 열처리 조건에서 마르텐사이트로 나타났으며, 석출물은 CrzaG와 C“C 크롬 탄화물 형태로 나타났다,
- 2. 공냉과 드라이아이스로 냉각한 경우 템퍼링 온도가 증가함에 따라 석출물 주위에 PFZ 영역이 나타나고 중가하였다.
- 3. 액화질소로 냉각한 시편에서는 우수함 마르텐사이트 조직과 크롬탄화물을 얻을 수 있었고 잔류오스테나이트와 PFZ 영역이 나타나지 않았다.
- 4. 액화질소로 냉각한 후 500P에서 템퍼링한 시편에서 최적의 미르텐사이트 조직과 석출물 크기에 의하여고가장 큰 경도값을 얻었다.
- 5. 가스질화에 의한 SKD11 의 표면처리 결과 표면경도를 크게 향상시킬 수 있었다.
- 우선 X■선 회절 실험 결과를 보면 모든 시편의 기지조직은 마르텐사이트로 확인되었고, 매우 작은 강도의 오스테나이트 피크가 검출되고 있는데, 이것은 10301에서 냉각될 때 냉각속도가 충분하지 않아 찬류오스테나이트가 소량 나타나고 있는 것을 알 수 있었다. 광학현미경 사진으로 미세조직을 관찰한 결과기지조직은 침상의 마르텐사이트로 관찰되었다. 200tz 300X2, 및 5001에서 템퍼링한 시편의 조직은 전체적으로 유사하게 나타나고 있는데, 크롬 탄화물이 불규칙한 형태로 관찰되고 있으나 X-선 회절 결과에서는 피크가 검출되지 않은 것은 부피분율이 작았기 때문이다으 또한 템퍼링 온도가 2001, 3001에서 50이C로 중가함에 따라 석출물의 크기가 성장함에 따라 석출물 주변에 PFZ의 영역이 중가하고 있는 것을 알 수 있었다'
- 그러므로 우수한 SKD11 의 미세조직을 얻기 위하여 충분한 냉각속도를 얻을 수 있는 액화 질소를 사용하고 500t 정도에서 템퍼링을 행하여 미세조직의 안정화를 주는 것이 최적임을 알 수 있었다.
- 2001, 300t , 5001에서 템퍼링처리는 미세조직의 안정화에 기여한 것으로 추정된다. 따라서 마르텐사이트 조직을 생성시키기 위한 충분한 냉각속도를 얻기 위하여는 냉매로 액화질소를 사용하는 것이 최적임욜 알 수 있었다. 이들 시편에서도 위에서 나타난 것과 같은 크롬탄화물CrzaQ, CdC이 분포되었다.
- 1에 나타내었다. 우선 X■선 회절 실험 결과를 보면 모든 시편의 기지조직은 마르텐사이트로 확인되었고, 매우 작은 강도의 오스테나이트 피크가 검출되고 있는데, 이것은 10301에서 냉각될 때 냉각속도가 충분하지 않아 찬류오스테나이트가 소량 나타나고 있는 것을 알 수 있었다. 광학현미경 사진으로 미세조직을 관찰한 결과기지조직은 침상의 마르텐사이트로 관찰되었다.
- 것이다. 위 그래프에 나타난 것을 정성적으로 보면 냉각방법에 따라서는 공냉, 드라이아이스, 액화질소의 순서로 경도치가 증가하였다. 이것은 냉각속도의 중가에 따라 PFZ의 영역이 감소하고 마르텐사이트와 크롬탄화물의 양이 중가하였기 때문이다.
- 이들 미세조직을 그림 1의 공냉한 미세조직과 비교해보면 잔류오스테나이트가 X■선 회절 결과에서 거의 검출되지 않았고, 미세조직에서도 잔류오스테나이트가 관찰되지 않았다. 이것으로 보아 냉각속도가 10301C에서 냉각할 때 마르텐사이트 생성에 충분하였고, 템퍼링에 의해서도 큰 변화가 일어나지 않음을 확인할 수 있었다. 또한 이들 시편에서는 공냉한 시편과는 달리 X-선 회절 결과에서 크롬탄화물이 검출되고 있다.
- 질화강 펌프의 로타와 부싱 재료로 사용되고 있으므로 이들 두 재료의 경도변화를 비교하는 것은 중요하다. 이들 결과를 보면 질화처리 이전의 시편에서 질화강 보다 SKD11 의 경도값이 크게 나타나고 있고, 가스질화처리 후의 경도값은 두 재료에서 모두 처리 전의 경도 보다 경도가 증가한 것을 알 수 있다. 이것으로 미루어 표면경도가 증가한 것을 확인할 수 있었다.
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