단조기술/ 단조기술/ 정밀도 열간단조용 금형 강 YXR33
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서울국제야금&주.단조&열처리산업전
정밀도 열간단조용 금형용강 YXR33
1.머리말
열간단 조제품의 정밀단조화 복잡형상에 의해 단조금형재료는 보다 고온강도, 인성의 뛰어난 특성이 요구되어 있다.
곧 형표면에 작용하는 응력, 마모, 가소성유동 등의 기계적, 열적부하가 더욱더 중가한 결과, 이미 아는 바와 같이 금형재료에서는 요구특성을 충분히 만족하는 것이 어렵게 되어 왔다.
이들의 새로운 필요에 부응하는 신철강종류로써 계형재를 기본으로 하고 고온강도와 내 Crack 진전성에 의해 뛰어난 YXR33을 개발하고 온간단조, 열간 정밀단조의 분야에서 사용한 결과 소기의 목표를 달성했다.

2. YXR 33의 위치정함
열간단 조용 금형재료로서는 클랭크, 로드 2개들이 등의 대물형에는 DAC, DBC등의 비교적 인성이 큰 강철종이 사용되어 기어와 작은 정밀도부품의 단조에는 YEM(JIS 낭7), MDC-KGIS SKD 개량 등의 고온강도의 뛰어난 형재가 사용되고 있다.
여기에서 특히 작은 부품의 단조분야에서 제품형사의 코너 R보다 날카롭게 되는 등의 고정밀도화와 형수명의 향상을 목적으로 해서 YEM, MPC-K에 의해 고온 강도가 크고 또한 YEM, MDC와 같은 인성을 가진 형재질이 요구되었다.
그림 1에서 이 열간단조용 강철의 고온속도와 이성의 위치가 붙여져 있는 것을 알수가 있다. 정밀도 열간 단조용의 전용철강으로써 YXR 33은 MDC-K 이상의 고온에 강함과 인성의 특징을 가진 형재가 있고, 열부하와 강수랭에 의해 열대응력, 열충격에 충분히 견디고 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
(1)고온 (700℃)에서의 강도가 특히 뛰어나고 히트클랭크의 발생과 가소성유동이 일어나기 어렵고 , 연화가 생기기 어렵다.
(2)인성, 내열충격성이 높고, 클랭크의 진전속도가 늦다.
(3)온간 단조의 변형저항에 견딜 수 있는 온도지역에서의 강도를 가지고 있다.
YXR33의 사용의 경도는 56-50HRC 와 종래의 열간공구 철강의 경도 45-50HRC에 대해 고경도이고, 600-900℃의 온도로 가공이 행해지는 온간단 조용형제로서도 적절한 재료이다.
즉 종래 종래온간단 조용형재로서도 적절한 재료이다. 즉 종래온간단조용형재로써는 YXMI(JIS SKF 51), DBC( JIS SKD 62)가 사용되어 있지만 60HRC 클랭크의 YXMI에서는 인성, 내열충격성이 부족하여 대분할이 생기고 50HRC클랭크의 DBC에서는 압축강도가 부족하고 형처짐이 생기고 있다.
이것에 대해 56HRC 이상의 YXR33을 적용함에 의해 종래 1000Shot이상의 형수명이 4000-6000 shot로 크게 향상했다.

3. YXR33의 고온강도
YXR33의 고온강도가 그림2에 나타난다.
700℃에서의 인장강도에서는 DBC의 300MPa에 대해 YXR33 600MPa로 2배의 강도를 가지고 있고 종래 열간공구철강 중에서도 가장 고온강도가 큰 MDC-K보다도 뛰어나다.
더욱이 연화저항의 비로소 650℃의 고온에 1-8H 유지했을 때 경도저하를 그림3에 나타낸다.
DBC의 소기경도 50HRC는 650℃ × 8H 유지로 30HRC까지 연화하는 것에 대해 YXR33는 소기경도는 58HRC의 높음과 연화저항의 높음에 의해 46HRC와 고온의 장기간 유지후의 경도도 높은 레벨을 유지하고 있다.

이 고온강도가 뛰어난 특성을 살려 베아링크, 등속 볼크 등 형코너부가 에 의해 형수명이 되는 공구에 대해서 YXR33을 사용한다면 종래의 열간 dies철강에 비교해서 2-3배의 형라이프향상이 된다.

4. YXR33의 인성
일반적으로 형재의 경도를 높이는 것은 형탈, 마모등의 대책으로서는 효과적이다.
특히 온간단조형은 60HRC 클랭크이 고경도가 바람직하고 이 대응으로서는 YXM1 등의 고속도철강이 적용되지만 초기 파열에 의해서는 형수명의 안정의 얻을수 없었다.
YXR33는 56-58HRC로 경도는 YXM1에 비해 조금 떨어지지만 인성은 SKD 8클랭크보다 크게 뛰어나다. 그리고 대 클랭크성이 요구되고 55HRC 이상의 고경도가 바람직한 펀치나 인서트다이에 사용하고 효과를 발휘한다.
그림 4에서는 YXR의 경도와 충격치의 상관을 다른 강철종의 대비로 나타낸다.
더욱이 YXR33의 인성은 담금질의 열처리에 의해 크게 영향을 받는다. 그림5에는 표준적 열처리조건을 나타내지만 특히 담금질때의 냉각법이 중요하고 유냉 또는 200℃야드 담금질, 대물공구 경우의 파열, 열처리변촌방지의 관점 때문에 500℃ -160-200℃ 의 2단야드 담금질(가열)이 필요하다.
가열온도는 1140℃를 표준으로 하지만 고온강도를 중시하는 경우 1160℃를 인성에 포인트를 두는 형은 1120℃의 가열온도를 채용한다.

5. YXR33의 표면처리 및 사용실적
온도단조형, 정밀도열간단조형은 질화처리되어 사용된 경우가 많고 또는 질화하는 것에 의해 내마모성이 향상하고 형라이프가 향상된다.
YXR33에 570℃ × 90 min의 염욕질화처리를 하면 표면경도는 1100HV 전후에 확산층의 깊이는 0.1min를 얻을수 있다.
이 질화확산층의 깊이는 0.1min를 얻을수 있다. 이 질화확산층의 연화저항은 DAC, YEM 등의 열간공구철강에 질화한 경우보다도 높이 열간 펀치 등의 YXR33실용형에 질화를 적용하면 내마모성은 한층 향상한다.
표1에는 YXR33의 사용실적을 나타낸다. 온간단조, 정밀도열간단조, 고속열간단조의 각각의 분야에 있어서 지금까지의 마르텐사트계와 열간다이스철강에 대해 비교할수 있고, 큰 형수명의 향상을 얻을수 있다.
특히 베아링단조용 펀치에서는 SKD61 대비 3배 이상의 라이프를 얻을수 있고, 온간 단조펀치에서도 종래의 마르텐 사이트에 비해 YXR33의 사용에 의해 2배 전후의 라이프향상을 얻을 수 있다.
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