4.4 경화부의 조직특성 분석
4.4.2 EDS에 의한 열처리 조직내의 탄소거동 분석
Fig. 4.30 EDS analysis of base metal on FCD550 c
b a
graphite Pearlite Ferrite
100 100 Total
at%
wt%
Element
62.03 87.75 Fe
1.71 1.22 Si
36.25 11.03 C
100 100 Total
at%
wt%
Element
62.03 87.75 Fe
1.71 1.22 Si
36.25 11.03 C
C Fe
a
FeSi
SEM image (a) Pearlite
C Fe
b
FeSi
100 100 Total
at%
wt%
Element
70.88 90.39 Fe
4.41 2.83 Si
24.71 6.78 C
100 100 Total
at%
wt%
Element
70.88 90.39 Fe
4.41 2.83 Si
24.71 6.78 C
C
c
100 100 Total
at%
wt%
Element
0.46 2.11 Fe
0.14 0.31 Si
99.40 97.58 C
100 100 Total
at%
wt%
Element
0.46 2.11 Fe
0.14 0.31 Si
99.40 97.58 C
(b) Ferrite (c) Graphite
Fig. 4.31 EDS analysis of hardened zone on FCD550 c
b a
graphite Martensite Ferrite
Martensite Total 100 100
at%
wt%
Element
61.22 86.88 Fe
3.13 2.24 Si
35.65 10.88 C
100 100 Total
at%
wt%
Element
61.22 86.88 Fe
3.13 2.24 Si
35.65 10.88 C
C Fe
a
FeSi
SEM image (a) Hardened zone - martensite
100 100 Total
at%
wt%
Element
67.80 89.24 Fe
4.35 2.88 Si
27.85 7.88 C
100 100 Total
at%
wt%
Element
67.80 89.24 Fe
4.35 2.88 Si
27.85 7.88 C
Fe
b
FeC Si
100 100 Total
at%
wt%
Element
49.46 80.70 Fe
3.33 2.73 Si
47.21 16.56 C
100 100 Total
at%
wt%
Element
49.46 80.70 Fe
3.33 2.73 Si
47.21 16.56 C
C Fe
c
FeSi
(b) Retained austenite (c) Between graphite and retained austenite
5. 결론
프레스 금형재료용 4가지 주철의 각 부위별 열처리 특성에 미치는 지배인자 와 재료의 형상 및 종류, 그리고 제어조건에 따른 경화특성에 관한 연구 결과 를 정리하면 다음과 같다
(1) 지배적인 공정변수인 레이저 출력과 빔 이송속도의 변화에 따른 열처리 공 정시 레이저 출력이 증가할수록, 그리고 빔 이송속도가 낮을수록 입열량의 증가로 인해 경화정도는 증가하였다. 반면 입열을 제어하지 않을 시에는 표 면에 발색만을 일으키거나 표면 용융이 발생하였다.
(2) 경화 단면의 경도는 폭방향과 깊이방향으로 나누어 측정하였다. 경도측정시 경화특성을 정밀히 파악하기 위해 비커스경도를 사용하였으며, 이때 흑연의 영향을 줄이는 것이 중요하였다. 최적 열처리 조건에서 열처리한 경우 경화 부의 경도는 모재에 비해 3배 정도 상승하였다.
(3) 프레스 금형 공정에 적합한 열처리를 적용하기 위해 열처리 부위를 달리하 여 모서리부에 대한 열처리를 실시하였으며, 부위에 따른 열전달 방향에 기 인하여 평면 열처리보다 빠른 속도에서 열처리 공정이 이루어 졌다.
(4) 금형 재료를 달리하여 구상흑연 주철과 회주철에 대한 열처리 특성을 파악
(5) 열처리시 온도센서를 통해 시험편 표면의 온도를 측정하였으며, 측정된 온 도를 토대로 열처리 온도를 추정하였다. 또한 추정된 열처리 온도를 기준으 로 온도를 변화시키면서 온도제어 열처리를 실시하여 재료별 적정 열처리 온도를 도출하였다.
(6) 온도제어 열처리시 레이저 출력을 측정하였으며, 적정 열처리 조건은 매우 제한적이었다. 적정 열처리 온도에서 열처리시 측정된 레이저 출력은 출력 제어 열처리시 적정 열처리 조건과 거의 일치한 것을 확인할 수 있었다.
(7) 경화부위별 미세조직의 차이를 광학현미경, 전자현미경(SEM), 그리고 EDS 를 통해 분석하였다. 모재는 구상 및 편상 흑연과 일부 조직에서 흑연 주위 에 페라이트가, 그리고 대체적으로 매우 치밀한 펄라이트로 구성되어 있었 다. 경화부는 마르텐사이트 조직이 치밀하게 분포하고 있었으며, 일부 잔류 오스테나이트가 확인되었다. 모재와 경화부의 경계에서는 상부쪽에 마르텐 사이트와 일부 잔류 오스테나이트가, 하부쪽에 열영향에 의해 미세해진 펄 라이트가 관찰되었다.
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