Ni-hard 의 내마모성에 관한 연구

Abstract

Ni-hard 의 주조 직후 냉각 속도에 따른 조직과 경도의 변화 그리고 내마모성의 변화에 관하여 연구되었다. 또한 $275\,^\circ\!C$에서의 48시간 tempering에 의하여 retained austenite 가 대부분 bainite 로 변태 되었을 때의 내마모성 변화에 대하여도 고찰 되었다. 4개의 metal mold 를 각각 가열로 안에 넣어서 여러 온도에 유지하면서 주조한 후 서냉하여 냉각 속도가 조절되었다. 주조시의 mold 온도가 높아짐에 따라 주조품의 경도는 증가하나 $500\,^\circ\!C$가 넘으면 일정한 값을 유지한다. 이 경도의 증가는 냉각 속도의 감소에 따라 austenite 내의 carbon 이 carbide 형태로 석출되어서 austenite 의 M, 온도를 높이기 때문으로 생각되며 mold 의 온도가 $500\,^\circ\!C$가 되었을때 austenite 내의 carbon 농도가 평형농도에 가깝게 도달되었을 것으로 보인다. $275\,^\circ\!C$에서 48시간 tempering 하면 retained austenite 가 bainite 로 변태하므로 경도의 증가가 나타난다. 이때 mold 의 setting 온도가 낮아서 냉각 속도가 빨랐던 시편이 냉각 속도가 느렸던 시편 보다 retained austenite 가 상대적으로 많아서 경도 증가량이 더 크다고 생각된다. 마i}嘲L} 의하여 마모면의 경도가 증가한다. 이것은 마모시에 일어나는 표면의 deformation 에 의하여 retained austenite 가 martensite 로 변태하기 때문이라고 보인다 retained austenite가 많은 시편이 상대적으로 martensite 로 변태하는 양도 많으므로 $275\,^\circ\!C$에서 4시간 tempering 한 시편은 주조시의 mold 온도가 낮은 시편이 높은 시편보다 bulk hardness 에 대한 마모면 경도의 증가가 더 크게 된다고 보인다. 그러나 48시간 tempering 한 시편은 retained austenite가 적으므로 마모면의 경도 증가량이 그리크지 않다. 그런데 내마모도는 마모면의 경도에 직접비례 하므로 bulk hardness 변화에 따른 내마모도의 변화량은 4시간 tempering 한 시편이 48시간 tempering 한 시편보다 적다. $275\,^\circ\!C$에서 48시간 tempering 하여 retained austenite가 bainite 로 변태되면 경도는 증가하여도 내마모성은 감소한다. 이것은 bainite 가 abrasive particle 의 삽입에 의한 변형이 국부적으로 집중되어 일어나서 이 부분이 쉽게 떨어져 나가기 때문이라고 보인다. scratch test 에 의하여 carbibe phase 의 size가 내마모에 미치는 영향을 조사하면 기존 마모식은 다음과 같이 modify 되어질수 있으리라고 보인다. $$ V = K" \frac{W \cdot L}{H} \cdot \frac{1}{N^{1/4} \quad \begin{array}{ll} V & = 체적마모량\\ W & = normal\; applied\; stress\\ L & = 마모마찰거리\\ H & = hardness\\ N & = 마모면 단위면적 내의 carbide 수 \end{array}$$