 제조방법 |
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내마모, 내충격공구용 재료로서 사용되는 초경합금은 절삭용공구재료에 비해 내부 결함이 특히 더 없어야 합니다. 정밀 압연롤은 표면의 구멍이 절대 허용되지 않으며, 초고압형과 플랜져 등도 구멍은 강도에 중대한 영향을 미치기 때문에 구멍이 없는 초경합금이 필요하게 됩니다. 이러한 요구에 대해 제품의 소결공정에 있어 연속 핫 프레스법 및 뒤에 서술할 열간정수압법(HIP법)을 실시하고 있습니다. (그림1)은 초경합금의 제조공정을 나타냅니다. |
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| (그림 1) 제조공정도 |
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| 열간정수압 프레스법 (HIP법) |
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본 방법은, 소결체를 아르곤 안에 두고 장치에 내장된 히터로 소결온도까지 온도를 상승시켜 전주방향에서 정수압을 거쳐 소결을 완성시키는 방법입니다. (그림2)는 노체구조의 개략도입니다. HIP처리는 전주방향에서 균등하게 높은 압력이 작용하므로 종래의 소결법에서는 잔류될 수 밖에 없었던 구멍이 완전히 없어집니다. 또한 1차 소결온도까지는 온도가 상승하지 않기 때문에 종래 소결에서 보여지던 입자의 성장이 없이 좋은 합금조직이 됩니다. 따라서 HIP처리로 항절력, 인성 등의 기계적 강도의 편차가 적어져, 보다 신뢰성이 향상됩니다.
이는 WC-Co계 초경합금의 경우, Co함유량이 적은 재종에 보다 현저하게 나타납니다. (그림3), (그림4)는 HIP처리 후의 특성변화를 나타냅니다. |
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| 초경합금의 종류와 특징 |
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재종
기호 |
탄화물
입도 |
조성특징 |
경도
HRA |
항절력
N/mm2
(kgf/mm2) |
내충격성 |
내마모성 |
용도 |
탄화물
종류 |
기타탄화물
유무 |
Co함유
량(%) |
| V1 |
세 |
WC |
무 |
 |
90.5 |
1.961
(200) |
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내마모성만을 특별히 필요로
함
분말 성형몰드
드로잉 다이 |
| V2 |
세 |
90.0 |
2.354
(240) |
내마모 중점, 약한 충격
분말성형몰드
절단형 연질박판 타발
다이 및 펀치
드로잉다이 |
| V3 |
중 |
88.0 |
2.942
(300) |
비교적 가벼운 충격
연질강판의 타발 다이
및 펀치, 벤딩형, 드로잉다이 |
| V4 |
중 |
87.0 |
3.236
(330) |
가벼운 충격, 일반용 타발
다이 및 펀치, 소형 헤더 다
이, 냉간압출다이, 벤딩형,
성형다이 |
| V5 |
중 |
86.0 |
3.334
(3470) |
중간정도의 충격, 일반 및 중
가중 타발형, 헤더다이, 냉간
압출다이, 냉간단조다이 |
| V6 |
중 |
84.5 |
3.138
(320) |
큰 충격, 헤더다이, 냉간단조
다이, 열간압다이, 열간스에
징다이, 중가중 타발다이 및
펀치 | |
| 주) 탄화물입도 - 세:1.5~2.5㎛, 중:2.0~3.5㎛ |
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1) 일반적 내마모 용도
제품 형상이 작은 것은 내마모성을 중시하고, Co함유량이 적은 재종을, 제품 형상이 큰 것은 인성을 중시하여, Co함유량이 많은 재종을 선택하며, WC의 입도는 주로 중간 정도의 재종으로 한다.
2) 고압축강도가 요구되는 용도 및 초정밀 사상면의 유지를 필요로 하는 용도
탄성계수가 높은 것은 동시에 필요하므로 WC의 입도가 가늘고 Co함유량이 적은 재종으로 한다.
3) 특히 내충격성이 요구되는 용도
WC의 입도가 크고 Co함유량이 많은 재종으로 한다. |
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| 초경합금의 물리적 기계적 성질 (대표치) |
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| 재종기호 |
비중 |
경도 |
항절력
N/mm2
(kgf/mm2) |
압축강도
N/mm2
(kgf/mm2) |
인장강도
N/mm2
(kgf/mm2) |
인성(Kic치)
N/mm2
(kgf/mm2) |
| HRA |
HV |
| V1 |
14.9 |
90.5 |
1,500 |
1,961
(200) |
5,198
(530) |
990
(101) |
304
(31) |
| V2 |
14.7 |
90.0 |
1,450 |
2,354
(240) |
4,805
(490) |
1,157
(118) |
353
(36) |
| V3 |
14.1 |
88.0 |
1,250 |
2,942
(300) |
4,217
(430) |
1,402
(143) |
471
(48) |
| V4 |
13.9 |
87.0 |
1,150 |
3,236
(330) |
4,021
(410) |
1,530
(156) |
490
(50) |
| V5 |
13.5 |
86.0 |
1,050 |
3,334
(340) |
3,727
(380) |
1,569
(160) |
579
(59) |
| V6 |
13.0 |
84.5 |
950 |
3,138
(320) |
3,432
(350) |
1,618
(165) |
647
(66) | |
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| 고온경도 HRA |
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탄성계수
N/mm2
(kgf/mm2) |
포아손비 |
열팽창계수×10-6/℃ |
열전도율
W/(m·℃)
(cal/cm·sec℃) |
| 400℃ |
800℃ |
600℃ |
800℃ |
20℃~150℃ |
| 86.9 |
76.5 |
1,844
(188) |
1,648
(168) |
608,000
(62,000) |
0.21 |
5 |
79.5
(0.19) |
| 86.5 |
76 |
1,922
(196) |
1,746
(178) |
588,000
(60,000) |
0.21 |
5 |
79.5
(0.19) |
| 84.0 |
73 |
2,197
(224) |
2,118
(216) |
549,000
(56,000) |
0.22 |
6 |
79.5
(0.19) |
| 83.1 |
70 |
2,716
(277) |
2,305
(235) |
530,000
(54,000) |
0.23 |
6 |
79.5
(0.19) |
| 81.0 |
69 |
2,697
(275) |
2,305
(235) |
490,000
(50,000) |
0.235 |
6.5 |
79.5
(0.19) |
| 78.2 |
67 |
2,697
(275) |
2,256
(230) |
451,000
(46,000) |
0.24 |
7 |
79.5
(0.19) | |
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