KR101736108B1 - Casting manufacturing method of cermet and cermet manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 써멧의 주조식 제조방법 및 그에 의해 제조된 써멧에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 써멧의 주조식 제조방법은 가탄제; 티타늄계 물질; Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W 및 V으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 합금강 기지;를 포함하는 혼합물을 용해하여 용탕을 형성하는 단계; 및 상기 용탕을 주형에 넣어 주조하는 단계;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method of producing a cermet of a cermet and a method of producing the same, and a method of preparing a cermet according to an embodiment of the present invention includes: Titanium-based materials; An alloy steel matrix containing at least one or more metals selected from the group consisting of Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W and V to form a molten metal; And casting the molten metal into a mold.
Description
본 발명은 써멧의 주조식 제조방법 및 그에 의해 제조된 써멧에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a cermet of a cermet and a thermometer produced thereby.
써멧(cermet)이란 세라믹(cermaic)과 금속(metal)의 합성어로서, 넓은 범위로 금속과 합금이 기지(Matrix)가 되며, 이에 세라믹 입자가 포함되어, 금속과 세라믹의 장점을 함께 지닌 재료를 말한다. 써멧 소재는 제조상 절삭 공구계에 가장 폭넓게 사용되는 초경합금(Cemented carbide)과 구별된다. 종래 기술 상의 써멧은 초경합금과 비교하여, 현저히 낮은 강도와 인성으로 적용상 한계가 있었으며, 이를 해결하기 위해서 기지 함량을 증가시키고, 이에 따른 경도의 감소를 기지상의 열처리 강화로 보상 가능한 개선형 써멧이 개발되었다. 개선형 써멧은 세라믹 입자 분말과 개별(individual elemenet) 또는 합금화(pre-alloyed) 분말이 혼합 후 성형 소결(sintering) 단계를 거쳐 제조되며, 이와 같이 제조된 소재는 원료 분말의 특성과 소결 단계 등의 제조 조건에 따라 내모성과 인성이 크게 변화된다. 또한, 기지상의 충분한 젖음(wet)을 위해 기지상이 액상으로 변화되는 조건에서 소결이 이뤄지기 때문에 제조 가능한 제품의 크기에도 제약이 있다.A cermet is a compound of cermaic and metal. It refers to a material that has a wide range of metals and alloys that are matrices and contain ceramic particles, and that have the merits of metals and ceramics. . The cemented carbide is distinguished from the cemented carbide most widely used in manufacturing cutting tools. Compared with cemented carbide of the prior art, there is a limit in application due to remarkably low strength and toughness. To solve this problem, the improved type thermome which can increase the base content and compensate the reduction of the hardness by the heat treatment enhancement on the base . The improved type of cermet is manufactured by mixing ceramic powder and individual elemenet or pre-alloyed powders through a sintering step. The material thus prepared is characterized by the characteristics of the raw powder and the sintering step. The abrasion resistance and toughness are greatly changed according to the manufacturing conditions. In addition, since the sintering is performed under the condition that the matrix phase is changed to the liquid phase for sufficient wetting of the matrix on the substrate, the size of the product that can be manufactured is also limited.
써멧을 제조하는 방식은 소결 단계를 이용한 분말야금 외에도 주조(casting) 단계와 목적하는 제품의 형상을 먼저 기공율(porosity)이 큰 프리폼(pre-form) 형태로 제작, 기지 합금을 액상으로 하여 프로폼에 가압 침투 시켜 제조하는 용융가압 함침(pressure infiltration)법 등이 있다. 여러 가지 제조법 중 분말야금법은, 높은 기지금속 가격 및 난삭재 가공으로 고비용을 요구하며, 제품 형상이 단순하며, 크기에 한계가 있고, 단계가 복잡하고, 액상단계 대비 높은 투자 설비비가 요구되는 단점이 있다. 가압 합침의 경우에도 저비용으로 저체적율의 금속복합재 중간제 제조가 가능하지만, 복합재 내부에 다량의 결함(기공)이 생성되어 고온 구조특성(고온강도, 경도 등) 향상에 한계가 있다. 특히 대형크기를 만드려면 기존의 방법들에 의하는 경우, 고가의 대형 고진공 장비를 필요하고, 프리폼 성형을 위한 전공정이 필요한 등의 곤란함이 있다. 결과물의 크기가 커질수록 프리폼 제작시 분말야금 성형과 유사한 문제점이 발생하며, 용탕을 가압 함침할 때 기지와 강화상 간 양호한 계면 형성이 어렵고, 고온 특성 저하의 문제점을 가져온다. 이렇게 각각의 단계는 장단점이 있어, 금속복합소재 제조 시 기지와 형성된 강화상 간의 계면특성이 우수하여 상온과 고온에서 기계적 특성(인장, 압축, 마모, 피로, creep 등)이 우수한 단계가 요구된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 강화상 원소를 용탕내 포함하는 주조 방법을 이용할 수 있으나, Ti의 낮은 밀도로 인해 고온의 주조 환경에서 거의 부상하여 Ti가 합금 용탕 내 녹기 전 고체 상태에서 용탕 상부에 부유하게 되어 실제 주조에서는 복합 합금을 얻기가 어려운 문제점이 있다.In addition to the powder metallurgy using the sintering process, the method of producing the cermet is to make the casting step and the desired product shape into a preform having a large porosity, And a pressure infiltration method in which pressurized infiltration is performed. Powder metallurgy method among various manufacturing methods requires a high cost due to high base metal price and difficult material processing, has a simple product shape, has a limited size, has complicated steps, and requires a high investment facility cost compared to a liquid phase . Even in the case of pressurized consolidation, it is possible to manufacture a metal composite intermediate having a low volume ratio at a low cost, but a large amount of defects (pores) are generated in the composite material, thereby limiting the improvement of high temperature structural characteristics (high temperature strength and hardness). Particularly, in order to produce a large size, existing methods require a large-sized, high-vacuum equipment, and it is difficult to prepare a preform for forming a preform. As the size of the resultant product increases, problems similar to powder metallurgy are produced in the production of preforms, and it is difficult to form a good interface between the matrix and the reinforcing phase when impregnating the molten metal. Since each step has advantages and disadvantages, excellent interfacial properties between the matrix and the reinforcing phase formed in the production of the metal composite material are required, and excellent mechanical properties (tensile, compression, wear, fatigue, creep, etc.) are required at room temperature and high temperature. In order to solve this problem, a casting method including a strengthening phase element in a molten metal can be used. However, due to the low density of Ti, the casting method is almost lifted in a high temperature casting environment and Ti is floated in the solid state before melting in the alloy melt So that it is difficult to obtain a composite alloy in actual casting.
본 발명은 관련 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 분말야금 방법이 가지는 원가 경쟁력 및 생산성의 한계를 극복하기 위해 주조 방법을 이용하여, 크기가 크고, 경사가 있는 얇은 제품 및 니어넷(near-net) 형상이 가능한 제품을 제조하고, 크기가 큰 제품 제조 시 형상 변형이 적고, 기계적 특성이 우수한 써멧의 주조식 제조방법 및 그에 의해 제조된 써멧을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to overcome the problems of the related art and to overcome the limitations of the cost competitiveness and productivity of the existing powder metallurgy method by using a casting method, Product and a near-net shape, and to provide a method for manufacturing a casting method of a thermite having a small deformed shape and excellent mechanical properties in the manufacture of a large-sized product, and a thermet produced by the method.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 제1 측면은, 가탄제; 티타늄계 물질; Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W 및 V으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 합금강 기지;를 포함하는 혼합물을 용해하여 용탕을 형성하는 단계; 및 상기 용탕을 주형에 넣어 주조하는 단계;를 포함하는 써멧의 주조식 제조방법을 제공한다.According to a first aspect of the present invention, Titanium-based materials; An alloy steel matrix containing at least one or more metals selected from the group consisting of Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W and V to form a molten metal; And casting the molten metal into a mold.
상기 용탕을 형성하는 단계 이후에, 상기 용탕에 탈산제를 첨가하여 상기 용탕을 탈산 처리하는 단계;를 더 포함하고, 상기 용탕을 탈산 처리하는 단계는, 상기 탈산제를 첨가한 후, 상기 탈산제가 용탕 내에 잠기게 하여 산화를 저지하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.Further comprising the step of deoxidizing the molten metal by adding a deoxidizing agent to the molten metal after the step of forming the molten metal, wherein the deoxidizing the molten metal comprises, after adding the deoxidizing agent, So as to inhibit oxidation.
상기 탈산제는, Fe, Ti, Si, Mn, C, Al, Mn-Si, Ca-Si, Mg-Ca, Al-Ca, Mg-Al-Ca, Al-호일화된 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 및 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.The deoxidizer may be Fe, Ti, Si, Mn, C, Al, Mn-Si, Ca-Si, Mg- Fe-Ti) and Al-coated Fe-Ti (Al-coated Fe-Ti).
상기 탈산제는, 상기 용탕 중 0.05 중량% 내지 3 중량%인 것일 수 있다.The deoxidizing agent may be 0.05% by weight to 3% by weight of the molten metal.
상기 용탕을 형성하는 단계는, 고주파 유도로에서 1,300℃ 내지 1,800℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3 Torr 의 대기 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 수행되는 것일 수 있다.The step of forming the molten metal may be performed in a high-frequency induction furnace at a temperature of 1,300 DEG C to 1,800 DEG C and an atmosphere of 760 Torr to 1 x 10-3 Torr for 0.5 to 24 hours.
상기 주조하는 단계는, 상온 내지 1,000℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3 Torr의 대기 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 수행되는 것일 수 있다.The casting may be performed at a temperature ranging from room temperature to 1,000 ° C and an atmosphere ranging from 760 Torr to 1 × 10 -3 Torr for 0.5 to 24 hours.
상기 가탄제는, 그래파이트, 그래핀, 카본블랙, 다이아몬드, 다이아몬드상카본(diamond like carbon; DLC), 플러렌(fullerene, C60), 탄소섬유, 탄소나노로드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 가탄제는, 상기 혼합물 중 0.5 중량% 내지 4 중량%인 것일 수 있다.The carbonizer may be at least one selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon black, diamond, diamond like carbon (DLC), fullerene, C60, carbon fiber, carbon nanorods and carbon nanotubes , And the carbon dioxide agent may be 0.5% to 4% by weight of the mixture.
상기 티타늄계 물질은, 순수 티타늄(100% Ti), 철티타늄(FeTi), 망간티타늄(MnTi), 바륨티타늄(BaTi), 스트론튬티타늄(SrTi), 니켈티타늄(NiTi) 및 코발트티타늄(CoTi)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 티타늄계 물질은, 상기 혼합물 중 2 중량% 내지 12 중량%인 것일 수 있다.The titanium based material may be at least one selected from the group consisting of pure titanium (100% Ti), iron titanium (FeTi), manganese titanium (MnTi), barium titanium (BaTi), strontium titanium (SrTi), nickel titanium (NiTi) and cobalt titanium , And the titanium-based material may be at least 2 wt% to 12 wt% of the mixture.
상기 가탄제 및 상기 티타늄계 물질은 티타늄카바이드(TiC) 또는 Ti(M)C (M은 전이금속임)를 형성하는 것일 수 있다.The catalyst and the titanium-based material may be titanium carbide (TiC) or Ti (M) C (where M is a transition metal).
상기 TiC는, 상기 합금강 기지 내에서 인시츄(in-situ) 반응으로 형성되는 것일 수 있다.The TiC may be formed in an in-situ reaction in the alloy steel base.
상기 TiC는 상기 써멧 중 3 중량% 내지 15 중량%인 것일 수 있다.The TiC may be 3 wt% to 15 wt% of the cermet.
상기 가탄제/상기 티타늄계 물질의 몰분율은 0.5 내지 1.5인 것일 수 있다.The molar fraction of the carbonizer / titanium-based material may be 0.5 to 1.5.
상기 합금강 기지는, 금형강, 하이스강, 초경합금, 공구강계 및 스테인레스 합금계로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 금형강은, SKD11, SKD61, SKH 51, SKH 55 및 SKH 59로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.The alloy steel base includes at least one selected from the group consisting of a mold steel, a high-strength steel, a cemented carbide, a tool steel, and a stainless-steel-based alloy, and the mold steel is at least one selected from the group consisting of SKD11, SKD61, SKH51, SKH55 and SKH59 And at least one selected from the group consisting of < RTI ID = 0.0 >
상기 합금강 기지는, 상기 합금강 기지 중, 니켈(Ni) 0 중량% 초과 5 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.1 중량% 내지 1.8 중량%, 망간(Mn) 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) 0 중량% 초과 3 중량% 이하, 크롬(Cr) 3 중량% 내지 25 중량%, 구리(Cu) 0 중량% 초과 8.0 중량% 이하, 텅스텐(W) 0 중량% 초과 내지 12 중량% 및 바나듐(V) 0 중량% 초과 내지 3 중량%로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.Wherein the alloy steel base comprises at least one selected from the group consisting of nickel (Ni) exceeding 0 wt% to 5 wt%, silicon (Si) 0.1 wt% to 1.8 wt%, manganese (Mn) (Cu), more than 0 wt% to 12 wt% of tungsten (W), and 3 wt% or more of chromium (Cr) (V) more than 0% by weight and 3% by weight.
상기 합금강 기지는, 상기 혼합물 중 85 중량% 내지 97 중량%인 것일 수 있다.The alloy steel base may be 85 wt% to 97 wt% of the mixture.
상기 용탕을 주조하는 단계 이후에, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 고온등압성형(Hot Isostatic Processing; HIP), 담금질(quenching) 및 뜨임(tempering)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의해 수행되는 열처리 단계;를 더 포함하고, 상기 고온등압성형은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 1,100℃ 내지 1,300℃의 온도 범위 및 61 × 104 Torr (80 MPa) 내지 76 × 104 Torr (100 MPa)의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지하는 것이고, 상기 담금질은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 900℃ 내지 1,100℃의 온도 범위 및 1 × 10-3 Torr 내지 1 × 101 Torr의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지 후 질소, 헬륨 또는 이 둘을 포함하는 가스냉각, 대기 중 공기냉각, 유냉 및 수냉으로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나로 냉각하는 것이고, 상기 뜨임은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 160℃ 내지 700℃의 온도 범위 및 1 × 10-3 Torr 내지 1 × 101 Torr의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지하는 것일 수 있다.After the step of casting the molten metal, the thermome formed by the casting is carried out by at least one selected from the group consisting of hot isostatic processing (HIP), quenching and tempering Wherein the hot isostatic pressing is carried out in a temperature range of 1,100 DEG C to 1,300 DEG C and a pressure of from 61 x 10 4 Torr (80 MPa) to 76 x 10 4 Torr (100 MPa) Wherein the quenching is carried out in a temperature range of 900 ° C to 1,100 ° C and a pressure range of 1 × 10 -3 Torr to 1 × 10 1 Torr At least one of the group consisting of nitrogen cooling, gas cooling including helium or both, atmospheric air cooling, oil cooling and water cooling for a period of time ranging from 0.5 hours to 24 hours, May be such that the thermoform formed by the casting is maintained in the temperature range of 160 ° C to 700 ° C and the pressure range of 1 × 10 -3 Torr to 1 × 10 1 Torr for the range of 0.5 to 24 hours.
상기 주형은, 금형, 사형, 세라믹형 및 그라파이트형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.The mold may include at least one selected from the group consisting of a mold, a mold, a ceramic mold, and a graphite mold.
본 발명의 제2 측면은, 주조 후 97% 이상의 상대밀도를 가지는, 본 발명의 제1 측면에 따른 써멧의 주조식 제조방법으로 제조된 써멧을 제공한다.The second aspect of the present invention provides a cermet produced by the method of manufacturing a cermet according to the first aspect of the present invention having a relative density of 97% or more after casting.
본 발명에 의한 써멧의 주조식 제조방법 및 그에 의해 제조된 써멧은, 기존의 분말성형이 아닌 주조기반 써멧 제조를 통하여 크기가 큰 제품, 니어넷(near-net) 형상 및 경사가 있는 얇은 제품을 제조할 수 있고, 저가로 대량 생산할 수 있다. 또한, 합금강 기지상 내에 세라믹 강화상(TiC)이 인시추(in-situ) 반응으로 생성된 써멧을 저가로 대량 생산할 수 있으며, 기지합금과 형성된 강화상 간의 계면특성이 우수하여 상온과 고온에서 인장, 압축, 마모, 피로, 크리프(creep) 등의 기계적 특성이 우수한 써멧을 제조할 수 있다.The method for preparing a casting mold of the present invention and the thermomeat produced by the method according to the present invention can be applied to a large size product, a near-net shape and a thin product having a slope through the production of a casting- Can be manufactured, and mass-produced at low cost. In addition, it is possible to mass-produce the inexpensive large amount of the cermet produced by the in-situ reaction of the ceramic reinforced phase (TiC) in the alloy steel matrix, and it has excellent interfacial properties between the base alloy and the formed strengthened phase, It is possible to produce a thermome having excellent mechanical properties such as compression, wear, fatigue and creep.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 써멧 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 탈산 처리 단계의 세부 단계를 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 제품의 사진이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 제품의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제품의 미세조직 사진이다 ((a) 실시예 1, (b) 실시예 3).
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제품의 석출물의 성분분석 결과이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제품의 고온경도 특성평가 결과이다.1 is a flowchart of a method for manufacturing a thermometer according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart showing the detailed steps of the deacidification processing step of FIG.
3 is a photograph of a product manufactured according to Example 1 of the present invention.
4 is a photograph of a product manufactured according to Comparative Example 1 of the present invention.
5 is a microstructure photograph of a product manufactured according to an embodiment of the present invention ((a) Example 1, (b) Example 3).
6 is a result of analyzing the components of a precipitate of a product manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows the results of evaluating the high-temperature hardness characteristics of a product manufactured according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하, 본 발명의 써멧의 주조식 제조방법 및 그에 의해 제조된 써멧에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a method of manufacturing a casting mold of the present invention and a method of producing the same will be described in detail with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.
본 발명의 제1 측면은, 가탄제; 티타늄계 물질; Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W 및 V으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 합금강 기지;를 포함하는 혼합물을 용해하여 용탕을 형성하는 단계; 및 상기 용탕을 주형에 넣어 주조하는 단계;를 포함하는, 써멧의 주조식 제조방법을 제공한다. According to a first aspect of the present invention, Titanium-based materials; An alloy steel matrix containing at least one or more metals selected from the group consisting of Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W and V to form a molten metal; And casting the molten metal into a casting mold.
본 발명의 일 실시예에 따른 써멧의 주조식 제조방법은, 기존의 분말성형이 아닌 주조기반 써멧 제조를 통하여 크기가 큰 제품과 니어넷(near-net) 형상 및 경사가 있는 얇은 제품을 제조할 수 있고, 저가로 대량 생산할 수 있다. 또한, 합금강 기지상 내에 TiC 또는 Ti(M)C (M은 전이금속) (강화상)가 인시추(in-situ) 반응으로 생성된 써멧을 저가로 대량 생산할 수 있으며, 기지합금과 형성된 TiC 간의 계면특성이 우수하여 상온과 고온에서 인장, 압축, 마모, 피로, 크리프(creep) 등의 기계적 특성이 우수한 써멧을 제조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a casting method of a thermometer is to manufacture a large-sized product, a near-net shape, and a thin product having a slope through the production of a cast- Can be mass-produced at low cost. In addition, the in-situ reaction of TiC or Ti (M) C (M is a transition metal) in the alloy steel matrix can be mass-produced at low cost and the interface between the base alloy and the formed TiC It is possible to produce a thermite having excellent mechanical properties such as tensile, compression, wear, fatigue and creep at room temperature and high temperature.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 써멧의 주조식 제조방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 탈산 처리 단계의 세부 단계를 나타내는 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 써멧의 주조식 제조방법은, 용탕 형성 단계(S100), 탈산 처리 단계(S200), 주조 단계(S300) 및 열처리 단계(S400)를 포함할 수 있다. 상기 탈산 처리 단계(S200)는 용탕 탈산 처리 단계(S210)와 티타늄 보호 탈산 처리 단계(S220)로 나눠질 수 있다.FIG. 1 is a flow chart of a method of manufacturing a corn meal according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing detailed steps of a deoxidation process of FIG. 1 and 2, a method of manufacturing a casting method of a thermometer according to an embodiment of the present invention includes forming a molten metal (S100), a deoxidizing process (S200), a casting process (S300), and a heat treatment step (S400). The deoxidation treatment step (S200) may be divided into a dehydrogenation treatment step (S210) and a titanium protective deoxidation treatment step (S220).
먼저, 용탕 형성 단계(S100)는, 가탄제; 티타늄계 물질; Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W 및 V으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 금속을 포함하는 합금강 기지;를 포함하는 혼합물을 도가니(Al2O3 또는 MgO 등의 세라믹형 또는 그라파이트형)에 넣고 가열하여 용탕을 형성할 수 있다.First, the molten metal forming step (S100) Titanium-based materials; (Al 2 O 3 or ceramics such as MgO, etc.) containing at least one metal selected from the group consisting of Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, Type or graphite type) and then heated to form a molten metal.
상기 용탕 형성 단계(100)는, 고주파 유도로에서 1,300℃ 내지 1,800℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3의 대기 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 수행되는 것일 수 있다. 상기 온도가 1,300℃ 미만이면 용탕이 형성되기 어렵고, 온도가 1,800℃를 초과하면 용탕 성분이 휘발되는 문제점이 있을 수 있다.The molten
상기 가탄제는, 그래파이트, 그래핀, 카본블랙, 다이아몬드, 다이아몬드상카본(diamond like carbon; DLC), 플러렌(fullerene, C60), 탄소섬유, 탄소나노로드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The carbonizer may be at least one selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon black, diamond, diamond like carbon (DLC), fullerene, C60, carbon fiber, carbon nanorods and carbon nanotubes But the present invention is not limited thereto.
상기 가탄제는, 상기 혼합물 중 0.5 중량% 내지 4 중량%인 것일 수 있다.The carbonating agent may be 0.5 wt% to 4 wt% of the mixture.
상기 티타늄계 물질은, 순수 티타늄(100% Ti), 철티타늄(FeTi), 망간티타늄(MnTi), 바륨티타늄(BaTi), 스트론튬티타늄(SrTi), 니켈티타늄(NiTi) 및 코발트티타늄(CoTi)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The titanium based material may be at least one selected from the group consisting of pure titanium (100% Ti), iron titanium (FeTi), manganese titanium (MnTi), barium titanium (BaTi), strontium titanium (SrTi), nickel titanium (NiTi) and cobalt titanium But it is not limited thereto.
상기 티타늄계 물질은, 상기 혼합물 중 2 중량% 내지 12 중량%인 것일 수 있다. The titanium-based material may be 2 wt% to 12 wt% of the mixture.
상기 가탄제 및 상기 티타늄계 물질은 티타늄카바이드(TiC) 또는 티타늄복합탄화물(Ti(M)C, M은 전이금속임)을 형성하는 것일 수 있다. 상기 TiC는, 강화상일 수 있으며, 상기 합금강 기지 내에서 인시츄(in-situ) 반응으로 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 TiC는 구형인 것일 수 있으며, 이 경우, 표면적이 적어 더 높은 부가응력(applied stress)을 유지가능하여 더 우수한 기계적 특성을 가지고, 크랙 전파 및 고온에서 소재 변형 시 전위(dislocation)의 이동의 지연과 크랙 형성 가능성 저하에 영향을 발휘하게 된다.The carbonizer and the titanium-based material may be titanium carbide (TiC) or titanium complex carbide (Ti (M) C, where M is a transition metal). The TiC may be a strengthened phase and may be formed in an in-situ reaction in the alloy steel base. The TiC may have a spherical shape. In this case, since the surface area is small, it is possible to maintain a higher applied stress, thereby having better mechanical characteristics. In addition, crack propagation and dislocation movement And a decrease in the possibility of crack formation.
상기 TiC는 상기 써멧 중 3 중량% 내지 15 중량%인 것일 수 있다. 상기 TiC가 상기 써멧 중 3 중량% 미만인 경우 상기 기지합금 대비 내마모특성이 크게 향상되지 않는 문제점이 있고, 15 중량% 초과인 경우 용탕형성 단계시 외부에서 추가 장입되는 합금량 비율이 높아져 용탕의 온도저하 및 Ti의 산화 가능성이 증가되어 점도 및 산화증가로 양호한 용탕을 형성하는데 문제가 생긴다.The TiC may be 3 wt% to 15 wt% of the cermet. When the content of TiC is less than 3% by weight, the abrasion resistance of the base alloy is not significantly improved. When the content of TiC exceeds 15% by weight, And the possibility of oxidation of Ti is increased to cause a problem in forming a good molten metal due to the increase of viscosity and oxidation.
상기 가탄제/상기 티타늄계 물질의 몰비율은 0.5 내지 1.5인 것일 수 있다. 상기 가탄제/상기 티타늄계 물질의 몰비율이 0.5 미만인 경우, 탄화물을 형성하지 못한 잔류 Ti은 산화물 형태로 기지합금에 남아 개재물(inclusions)로 작용하여 저온 및 고온 물성을 현저하게 저하시키는 문제점이 있고, 1.5 초과인 경우 반응에 참여하지 못하는 과다 탄소의 기지합금 내 잔류로 주조 안정성을 해치며, 제조된 써멧 또한 취성을 지니게 하는 등의 문제점이 있을 수 있다.The molar ratio of the carbonizer / the titanium-based material may be 0.5 to 1.5. If the molar ratio of the carbonizer / the titanium-based material is less than 0.5, the residual Ti that does not form carbide remains in the base alloy in the form of oxides and acts as inclusions, thereby significantly lowering the physical properties at low temperature and high temperature If it is more than 1.5, it may cause problems such that the casting stability is deteriorated due to the residual in the base alloy of the excess carbon which can not participate in the reaction, and the produced thermite also has brittleness.
상기 합금강 기지는, 금형강, 하이스강, 초경합금, 공구강계 및 스테인레스 합금계로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The alloy steel base may include at least one selected from the group consisting of a die steel, a high-strength steel, a cemented carbide, a tool steel, and a stainless steel alloy, but is not limited thereto.
상기 금형강은, SKD11(냉간금형강), SKD61(열간금형강), SKH 51, SKH 55 및 SKH 59로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.The mold steel may include at least one selected from the group consisting of SKD11 (cold metal mold), SKD61 (hot mold steel), SKH 51, SKH 55 and SKH 59.
상기 스테인레스 합금계는, STS 430, STS 409, STS 410, STS 440(C) 및 STS 630(17-4PH)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.The stainless alloy system may include at least one selected from the group consisting of STS 430, STS 409, STS 410, STS 440 (C) and STS 630 (17-4 PH).
상기 합금강 기지는, 상기 합금강 기지 중, 니켈(Ni) 0 중량% 초과 5 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.1 중량% 내지 1.8 중량%, 망간(Mn) 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하, 크롬(Cr) 3 중량% 내지 25 중량%, 구리(Cu) 0 중량% 초과 8.0 중량% 이하, 텅스텐(W) 0 중량% 초과 내지 12 중량% 및 바나듐(V) 0 중량% 초과 내지 3 중량%로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이렇게 니켈(Ni), 실리콘(Si), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 구리(Cu), 텅스텐(W) 및 바나듐(V)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 추가적으로 더 포함하면, 인장강도, 경도, 인성, 강직성, 내마모, 내충격성, 내식성 및 크립(creep) 특성 등을 향상시킬 수 있다. 그 이유로 Cr, Mo, Ni, Mn, Al 등의 Fe보다 산소 친화도가 높은 합금원소를 고용한 합금강 기지는 일부 산화물을 포함한 강화상 계면에도 젖음성이 우수하고, Cr, Ni, Al은 기지합금의 산화방지 역할, Cr, Mo, V, W, Nb 등 전이원소는 C와 탄화물 형성 및 기지 결정립 미세화 역할을 하기 때문이다.Wherein the alloy steel base comprises at least one selected from the group consisting of nickel (Ni) exceeding 0 wt% to 5 wt%, silicon (Si) 0.1 wt% to 1.8 wt%, manganese (Mn) More than 0 wt% to 12 wt% of tungsten (W), more than 0 wt% to 3.0 wt% of chromium (Cr), 3 wt% to 25 wt% (V) more than 0% by weight and 3% by weight. At least one or more selected from the group consisting of nickel (Ni), silicon (Si), manganese (Mn), molybdenum (Mo), chrome (Cr), copper (Cu), tungsten (W) and vanadium In addition, it can further improve tensile strength, hardness, toughness, rigidity, abrasion resistance, impact resistance, corrosion resistance, and creep characteristics. For this reason, alloy steel bases employing alloying elements with higher oxygen affinity than Fe, such as Cr, Mo, Ni, Mn and Al, have excellent wettability at the interface between reinforcing phases containing some oxides. Cr, Ni, And the transition elements such as Cr, Mo, V, W, and Nb serve as C and carbide formation and fine grain refinement.
상기 합금강 기지는, 상기 혼합물 중 85 중량% 내지 97 중량%인 것일 수 있다. 상기 강화상과 상기 합금강 기지는 정합성(coherency)인 것일 수 있다. 정합성은 새로 형성된 입자 (강화상, TiC)와 합금강 기지간 원자 배열상의 일치(atomic array matching)와 관련된 것으로, 일반적으로 원자적 배열이 우수하면 특히 고온에서 기계적 특성이 우수하다. 석출경화 (인시츄 반응도 포함) 및 Ti(M)C형태의 복합탄화물화, 기계 합금 (mechanically alloying; MA)으로 형성된 입자(oxide dispersion strengthened alloy ODS)는 정합성을 지니게 되며, 이에 따라 합금강 기지가 지닌 특성보다 현저하게 기계적 특성이 우수해진다. 이러한 정합성은 원자적 배열차로 고배율 TEM으로 직접 원자배열을 관찰하거나, XRD를 통하여 계면에서의 격자상수(Lattice parameter) 변화를 보고 정합성의 정도를 확인할 수 있다.The alloy steel base may be 85 wt% to 97 wt% of the mixture. The strengthened phase and the alloy steel base may be of coherency. Consistency is related to atomic array matching between newly formed particles (reinforced phase, TiC) and alloy steel bases. Generally, excellent atomic arrangement provides excellent mechanical properties especially at high temperatures. Composite carbides, mechanically alloying (MA) particles (oxide dispersion strengthened alloy ODS) in the form of precipitation hardening (including in situ reaction) and Ti (M) C have conformity, The mechanical properties are remarkably superior to those of the characteristics. This consistency can be observed by observing the atomic arrangement directly with a high magnification TEM by atomic arrangement difference or by observing the lattice parameter change at the interface through XRD and confirming the degree of conformity.
상기 탈산 처리 단계(S200)는, 용탕 탈산 처리 단계(S210)와 티타늄 보호 탈산 처리 단계(S220)로 나눠질 수 있으며, 상기 용탕 탈산 처리 단계(S210)은, 상기 용탕에 포함된 산소를 제거하는 것으로서, 본 발명에서는 상기 용탕에 탈산제를 첨가하여 산소를 제거하는 것일 수 있다. 상기 탈산제를 첨가한 후, 상기 탈산제가 용탕 내에 잠기게 하여 산화를 저지할 수 있다. 이때 슬래그 응집 제거제를 더 포함할 수 있으며, 상기 슬래그 응집 제거제는 주 조성이 SiO2인 물질을 통하여 슬래그 응집 제거 및 용탕을 청정하게 할 수 있다.The deoxidation treatment step S200 may be divided into a molten metal deoxidation treatment step S210 and a titanium protective deoxidation treatment step S220. In the deoxidation treatment step S210, oxygen contained in the molten metal is removed In the present invention, a deoxidizing agent may be added to the molten metal to remove oxygen. After the deoxidizer is added, the deoxidizer is immersed in the molten metal to prevent oxidation. At this time, the slag flocculant can be further added, and the slag flocculant can remove the slag flocculation and purify the slag through the SiO 2 material.
상기 용탕의 탈산을 위한 탈산제는, Fe, Ti, Si, Mn, C, Al, Mn-Si, Ca-Si, Mg-Ca, Al-Ca 및 Mg-Al-Ca으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The deoxidizing agent for deoxidation of the molten metal is at least one selected from the group consisting of Fe, Ti, Si, Mn, C, Al, Mn-Si, Ca-Si, Mg-Ca, Al- But it is not limited thereto.
상기 탈산제는, 상기 용탕 중 0.05 중량% 내지 3 중량%인 것일 수 있다.The deoxidizing agent may be 0.05% by weight to 3% by weight of the molten metal.
상기 탈산제로 인하여 용강 중 산소농도 및 활동도를 저감시키게 된다. 따라서 산화 발생을 극소화시키는 탈산처리에 따라 저가로 대량생산할 수 있으며, 크기가 큰 제품, 니어넷(near-net) 형상 제품 및 경사가 있는 얇은 제품을 제조할 수 있고, 원가 절감을 할 수 있다.Oxygen concentration and activity in the molten steel are reduced due to the deoxidizing agent. Therefore, it can be mass-produced at a low cost in accordance with deoxidation treatment that minimizes the occurrence of oxidation, and it is possible to manufacture a large-sized product, a near-net shaped product, and a thin product with a slope, and to reduce the cost.
상기 티타늄 보호 탈산 처리 단계(S220)는, Ti 소스를 보호하기 위한 단계로서, 상기 티타늄 보호 탈산제는, Al-호일화된 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 또는 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)일 수 있다. 상기 티타늄 보호 탈산제를 상기 용탕 내에 첨가한 후 부유되지 않고 잠기도록 하는 것이 중요하다. 짧은 부유 시간에도 공기와의 접촉을 통하여 산화가 진행될 수 있기 때문이다. 즉, Al-호일화된 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 또는 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)은, 그 비중이 낮아 용탕 위로 부유하게 되는데, 이렇게 용탕 위로 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 또는 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)가 떠오르면 노출된 상층부에서부터 산화가 진행되기 때문에 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 또는 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)를 용탕 내 빠르게 장입시키고 기계적 교반 등의 방법으로 가압할 수 있다. 예를 들어, 기지조성과 동일한 봉재 등을 이용하여 Fe-Ti가 용탕 내에서 녹기 전까지 외부에서 기계적 압력을 가하여 추 후 봉재에서 미량만 녹게 한다. 이 경우 Ti 소스가 Al으로 호일화 또는 코팅되어 있어 Al이 Ti 보다 먼저 산화되고, Ti가 산화되는 반응을 억제할 수 있다. 만약 호일화 또는 코팅된 Al의 두께가 2 mm이상 두꺼우면 Al은 용강 중 산소와 반응하고 Al2O3 피막을 형성 후 일정시간 동안 내부 Al의 지속적인 용해 및 확산이 억제되므로 기계적 가압을 통해 Al-호일화된 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 또는 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)의 용강중 체류시간을 늘려야만 한다. Ti함량이 증가할수록 산화가능성이 높고, 이에 점도 및 응집이 증가될 수 있다. 따라서 산화방지 처리를 통해 용탕 내 Ti 회수율을 높이고, 고주파 유도에 의한 교반을 통해 Ti를 균일 분산시킬 수 있다.The titanium protective deoxidation treatment step S220 is a step for protecting the Ti source, wherein the titanium protective deoxidizer is an Al-foiled Fe-Ti or an Al-coated Fe-Ti (Al-coated Fe-Ti). It is important that the titanium protective deoxidizer is added to the melt before being immersed in the melt. This is because oxidation can proceed through contact with air even during short floating time. That is, Al-foiled Fe-Ti or Al-coated Fe-Ti has a low specific gravity and floats on the molten metal. Thus, Fe (Al-foiled Fe-Ti) or Al-coated Fe-Ti (Al-foiled Fe-Ti) because the oxidation proceeds from the exposed upper part when the Al- - Coated Fe-Ti (Al-coated Fe-Ti) can be rapidly charged into the melt and pressurized by mechanical stirring. For example, using Fe-Ti, which is the same as that of the base composition, it exerts mechanical pressure externally until the Fe-Ti melts in the melt, thereby melting only trace amounts of Fe-Ti. In this case, since the Ti source is phylonized or coated with Al, Al is oxidized before Ti, and the reaction of oxidizing Ti can be suppressed. If the thickness of the foil or coated Al is greater than 2 mm, Al reacts with oxygen in the molten steel and the continuous dissolution and diffusion of the internal Al is suppressed for a certain period of time after forming the Al 2 O 3 coating, The residence time in the molten steel of the foilized Al-foiled Fe-Ti or Al-coated Fe-Ti must be increased. The higher the Ti content, the higher the possibility of oxidation and thus the viscosity and flocculation can be increased. Therefore, it is possible to increase the Ti recovery rate in the molten metal through oxidation prevention treatment and uniformly disperse Ti through stirring by high frequency induction.
상기 용탕내 TiC의 균일 분산성은 용탕의 유동성에도 직접적인 영향을 받는다. 용탕의 유동성은 융점강하원소인 C, Si가 다량 함유된 합금강 기지를 사용 또는 외부에서 합금원소로 첨가, 용해 작업온도 증가, Ti 소스의 산화방지를 통한 점도 증가 방지, 고주파수의 유도 교반(기계적 교반, 가스 교반도 포함 가능) 등을 통해 증가 시킬 수 있다. The uniform dispersion of TiC in the molten metal is also directly influenced by the flowability of the molten metal. The flowability of the molten metal is improved by adding an alloying element containing a large amount of melting point elements C and Si, or adding an alloy element from the outside, increasing the melting operation temperature, preventing viscosity increase through prevention of oxidation of Ti source, inducing stirring at high frequency , Gas agitation may also be included), and the like.
상기 주조 단계(S300)는, 상기 용탕을 주형에 넣어 주조하는 것일 수 있다. 상기 주형은, 금형, 사형, Al2O3 또는 MgO와 같은 세라믹형 및 그라파이트형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이때 주형은 미리 예열하여 놓을 수 있다. The casting step (S300) may be performed by casting the molten metal into a mold. The mold may include at least one selected from the group consisting of a mold, a mold, a ceramic mold such as Al 2 O 3 or MgO, and a graphite mold. At this time, the mold can be preheated by placing it in advance.
상기 주조 단계(S300)는 상온 내지 1,000℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3 Torr의 대기 또는 진공 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 수행되는 것일 수 있다. 상기 용탕은 주형 내에서 방향성 응고되어 써멧이 형성되는 것일 수 있다.The casting step (S300) may be performed at a temperature ranging from room temperature to 1,000 ° C and a range of from 0.5 hour to 24 hours in an atmosphere or vacuum atmosphere of 760 Torr to 1 × 10 -3 Torr. The molten metal may be directionally solidified in the mold to form a cermet.
상기 주조 단계(S300)에서 전이원소 성분이 많은 합금강 기지를 사용하면 빠른 냉각속도에도 잔류되는 C의 유리탄소 형성을 막을 수 있다. 전이원소 성분이 많은 합금강 기지를 사용하면 TiC, Ti(M)C 복합탄화물, MC 등 탄화물로 인해 내마모성은 증대된다. 가탄제와 티타늄간 몰비율 이외에 합금 기지의 탄소 고용량과 타 종류 전이원소 영향은 Thermal Calc. 또는 J Mat Pro등의 열역학 상변태 시뮬레이션을 통해 파악하고 최종적으로 추가되는 탄소량을 정할 수 있다 (따라서 C/Ti 몰비율 범위를 0.5~1.5로 나타내었음). 합금강 기지내 TiC 석출은 냉각이 빠를수록 합금성분의 편석(segregation)이 제어되고 수지상정(dendrite)의 크기감소로 수십마이크로 이하의 일정크기로 골고루 입계분산을 시킬 수 있다. 대신 수지상정 2차 가지(arm)에서 형성되는 미세한 secondary TiC 분율의 양은 적어지나 1차 가지에서 형성된 primary TiC 석출물의 형상(shape)이 구형에 가깝게 된다. 참고로 강화상의 입자크기는 용탕으로부터 냉각 시 수지상 고액계면에서의 용질(Ti)의 구배가 가장 큰 영향을 미치며, 결정립계(grain boundary) 분율이 높을수록 불균일 핵생성 자리가 많아져 강화상의 크기를 감소시키면서 분산도를 높일 수 있다. 한편, 제조소재의 고온특성 중 내열 및 내마모 특성이 아닌 가혹한 급가열냉각에 따른 열충격 환경에 포커싱(focusing)을 할 경우에는 가스 어토마이징(Gas atomizing) 공정으로도 응용이 가능하다. 어토마이징을 통해 용탕을 합금분말화(Pre-alloyed powder)하여 소결소재로 제조할 경우 강화상의 미세화 및 입내석출을 유도할 수도 있다. If an alloy steel base having a large amount of transition elements in the casting step (S300) is used, free carbon formation of C remaining at a rapid cooling rate can be prevented. When an alloy steel base having a large amount of transition elements is used, abrasion resistance is increased due to carbides such as TiC, Ti (M) C composite carbide and MC. In addition to the molar ratio between the gas phase and the titanium, the effect of the carbon content of the alloy base and other types of transition elements is described by Thermal Calc. Or J Mat Pro, and finally determine the amount of carbon added (thus representing the C / Ti molar ratio range from 0.5 to 1.5). The faster the cooling rate is, the more segregation of alloy components can be controlled and the size of dendrite can be reduced to achieve uniform grain size dispersion of a few tens of micro- Instead, the amount of the fine secondary TiC fraction formed in the secondary arm of the resin is small, but the shape of the primary TiC precipitate formed in the primary branch is close to the spherical shape. For reference, the grain size of the strengthened phase has the greatest influence on the solute (Ti) gradient at the solid phase at the resinous phase when cooling from the molten metal. The higher the grain boundary fraction, the more uneven nucleation sites are, So that the degree of dispersion can be increased. On the other hand, when focusing on a thermal shock environment due to harsh rapid heating and cooling rather than heat and abrasion characteristics among the high temperature characteristics of the manufactured material, it can also be applied to a gas atomizing process. When the molten metal is made into a sintered material by pre-alloyed powder through atomization, it may lead to refinement of the strengthening phase and induction of precipitation.
상기 열처리 단계(S400)는, 고온등압성형(Hot Isostatic Processing; HIP), 담금질(quenching) 및 뜨임(tempering)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의해 수행되는 것일 수 있다.The heat treatment step (S400) may be performed by at least one selected from the group consisting of hot isostatic processing (HIP), quenching and tempering.
상기 고온등압성형 단계를 통하여 써멧을 승온 시킴에 따라 치밀화를 촉진시키는 역할을 하게 되는데 잔류된 기공 등의 결함 제거로 특성이 향상되고, 이론 밀도에 가까운 써멧의 제조가 가능하다. 상기 열처리 중 고온등압성형은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 1,100℃ 내지 1,300℃의 온도 범위 및 61 × 104 Torr (80 MPa) 내지 76 × 104 Torr (100 MPa)의 압력 범위, Ar 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지하는 것일 수 있다.As the temperature is raised through the hot isostatic pressing step, the densification is promoted. It is possible to improve the characteristics by removing defects such as residual pores and to manufacture a thermometer having a theoretical density. The high temperature isostatic pressing during the heat treatment is carried out by heating the cermet formed by the casting in a temperature range of 1,100 ° C. to 1,300 ° C. and a pressure range of 61 × 10 4 Torr (80 MPa) to 76 × 10 4 Torr (100 MPa) In the range of 0.5 hours to 24 hours.
상기 열처리 중 담금질(quenching)은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 900℃ 내지 1,100℃의 온도 범위 및 1 × 10-3 Torr 내지 1 × 101 Torr의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지 후 질소 및 헬륨 등 가스냉각, 대기 중 공기냉각, 유냉, 수냉 하는 것일 수 있다.The quenching during the heat treatment is carried out by maintaining the thermo formed by the casting in a temperature range of 900 ° C to 1,100 ° C and a pressure range of 1 × 10 -3 Torr to 1 × 10 1 Torr for a range of 0.5 hours to 24 hours Nitrogen and helium gas cooling, atmospheric air cooling, oil cooling, and water cooling.
상기 열처리 중 뜨임(tempering)은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 160℃ 내지 700℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3 Torr 의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지하는 것일 수 있다. 가열 온도가 160℃ 미만이고 유지 시간이 0.5 시간 미만에서는, 잔류 오스테나이트(retained austenite)로 인한 소재 내부의 팽창에 의한 변형을 충분히 제거할 수 없고, 700℃ 초과에서는 써멧 중 일부 금속이 고용됨으로써 강도가 저하되기 때문에, 가열 온도는 700℃ 미만, 특히 200℃ 이상 600℃ 이하가 바람직하다. 열처리 시의 냉각은, 열처리로 내에 방치하여 자연 방냉에 의해 냉각하는 노냉을 들 수 있다.Tempering during the heat treatment may be such that the thermoform formed by the casting is maintained in the temperature range of 160 ° C to 700 ° C and the pressure range of 760 Torr to 1 × 10 -3 Torr for the range of 0.5 to 24 hours . When the heating temperature is less than 160 캜 and the holding time is less than 0.5 hours, deformation due to retained austenite due to the expansion due to retained austenite can not be sufficiently removed. When the temperature exceeds 700 캜, The heating temperature is preferably less than 700 占 폚, particularly preferably 200 占 폚 to 600 占 폚. The cooling at the time of the heat treatment includes a furnace cooling which is left in a heat treatment furnace and cooled by natural cooling.
상기 열처리 중 뜨임은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧에 적어도 1회 실시하면 되고, 복수 회 실시할 수도 있다. 상기 열처리가 1회인 경우, 제조 공정이 적어 생산성이 우수하고, 상기 열처리가 복수 회인 경우, 써멧의 강도를 높이거나, 가공 변형을 제거하여 인성을 향상시킬 수 있다.The tempering during the heat treatment may be performed at least once in the thermoform formed by the casting, or may be carried out plural times. When the heat treatment is performed once, the productivity is low due to a small number of manufacturing steps, and in the case where the heat treatment is performed a plurality of times, the strength of the thermite can be increased or the processing strain can be removed to improve toughness.
본 발명의 제2 측면은, 주조 후 97% 이상의 상대밀도를 가지는, 본 발명의 제1 측면에 따른 써멧의 주조식 제조방법으로 제조된 써멧을 제공한다. 본 발명에 의한 써멧은 기존의 분말성형이 아닌 주조기반 제조를 통하여 크기가 큰 제품, 니어넷(near net) 형상 및 경사기능 얇은 제품을 제조할 수 있고, 크기가 큰 제품 제조 시 형상 변형이 적고, 인장, 압축, 마모, 피로, 크리프(creep) 등의 기계적 특성이 우수하다.The second aspect of the present invention provides a cermet produced by the method of manufacturing a cermet according to the first aspect of the present invention having a relative density of 97% or more after casting. The cermet according to the present invention can produce a large size product, a near net shape and a thin slim product through the production of casting base rather than the conventional powder molding, , Mechanical properties such as tensile, compression, wear, fatigue and creep are excellent.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
[실시예 1][Example 1]
TiC 복합재를 제조하기 위해, C/Ti 비율을 1.0으로 하고, 기지합금으로 SKD61 94.44 중량%, 가탄제 0.66 중량%를 1,650℃ 내지 1,680℃ 도가니에 녹여 용탕을 만들고, 슬래그 응집 제거제로서 슬랙스(SiO2 베이스 물질), 탈산 목적으로 Mn 0.1 중량%, Si 0.8 중량% 및 Al 0.2 중량%를 혼합하고, Al 호일화된 Fe-70Ti 3.66 중량%를 용탕 내에 빠르게 장입하고 표면부를 교반하였다. (Al의 중량%중 호일화된 무게도 포함됨) 이어서, 상기 용탕을 사형주조용 주형에 부어 방향성 응고되도록 냉각시켰다. 이어서 1,200℃에서 HIP 처리하고 1,035℃에서 담금질, 1차 550℃, 2차 580℃ 뜨임하여 써멧을 제조하였다. 제조된 써멧 중 TiC는 4 부피%를 가졌다.A, C / Ti ratio for the production of TiC composite to 1.0, creates a molten metal melt SKD61 94.44% by weight of the base alloy, gatan the 0.66% by weight to 1,650 ℃ to 1,680 ℃ crucible, slacks as a slag aggregation removing agent (SiO 2 0.1% by weight of Mn, 0.8% by weight of Si and 0.2% by weight of Al were mixed for the purpose of deoxidation, and 3.66% by weight of Al foilized Fe-70Ti was rapidly charged into the melt and the surface portion was stirred. (Including the foiled weight in weight percent of Al). The melt was then poured into a mold for casting molds and cooled to give directionally solidified. Subsequently, HIP treatment was performed at 1,200 占 폚, quenching was performed at 1,035 占 폚, first 550 占 폚 and second 580 占 폚 to produce a cermet. TiC in the prepared cermet had 4 vol%.
[실시예 2][Example 2]
TiC 복합재를 제조하기 위해, C/Ti 비율을 1.0으로 하고, 기지합금으로 SKD61 90.08 중량%, 가탄제 1.34 중량%를 1,650℃ 내지 1,680℃ 도가니에 녹여 용탕을 만들고, 슬래그 응집 제거제로서 슬랙스(SiO2 베이스 물질), 탈산 목적으로 Mn 0.1 중량%, Si 0.85 중량% 및 Al 0.18 중량%를 혼합하고, Al 호일화된 Fe-70Ti 7.45 중량%를 용탕 내에 빠르게 장입하고 표면부를 교반하였다 (Al의 중량% 중 호일화된 무게도 포함됨). 이어서, 상기 용탕을 사형주조용 주형에 부어 방향성 응고되도록 냉각시켰다. 이어서, 1200℃에서 HIP 처리하고 1,035에서 담금질, 1차 550℃, 2차 580℃ 뜨임하여 써멧을 제조하였다. 제조된 써멧 중 TiC는 9 부피%를 가졌다.A, C / Ti ratio for the production of TiC composite to 1.0, creates a molten metal melt SKD61 90.08% by weight of the base alloy, gatan the 1.34% by weight to 1,650 ℃ to 1,680 ℃ crucible, slacks as a slag aggregation removing agent (SiO 2 0.15% by weight of Mn, 0.85% by weight of Si and 0.18% by weight of Al were mixed and 7.45% by weight of Al foilized Fe-70Ti was rapidly charged into the melt and the surface portion was stirred (weight% (Including weighted weight). Subsequently, the molten metal was poured into a casting casting mold and cooled so as to be directionally solidified. Subsequently, the resultant was subjected to HIP treatment at 1200 占 폚, quenching at 1,035, first 550 占 폚 and second 580 占 폚 to produce a cermet. TiC in the prepared cermet had 9% by volume.
[실시예 3][Example 3]
TiC 복합재를 제조하기 위해, C/Ti 비율을 1.0으로 하고, 기지합금으로 SKD11 85.51 중량%, 가탄제 2.04 중량%를 1,650℃ 내지 1,680℃ 도가니에 녹여 용탕을 만들고, 슬래그 응집 제거제로서 슬랙스(SiO2 베이스 물질), 탈산 목적으로 Mn 0.1 중량%, Si 0.8 중량% 및 Al 0.2 중량%를 혼합하고, Al 호일화된 Fe-70Ti 11.39 중량%를 용탕 내에 빠르게 장입하고 표면부를 교반하였다 (Al의 중량% 중 호일화된 무게도 포함됨). 이어서, 상기 용탕을 사형주조용 주형에 부어 방향성 응고되도록 냉각시켰다. 이어서, 1,200℃에서 HIP 처리하고 1,050℃에서 담금질, 200℃ 뜨임하여 써멧을 제조하였다. 제조된 써멧 중 TiC는 13 부피%를 가졌다.For the production of TiC composite, a C / Ti ratio to 1.0, creates a molten metal melt SKD11 85.51% by weight of the base alloy, gatan the 2.04% by weight to 1,650 ℃ to 1,680 ℃ crucible, slacks as a slag aggregation removing agent (SiO 2 0.1 wt% of Mn, 0.8 wt% of Si and 0.2 wt% of Al were mixed and 11.39 wt% of Al foilized Fe-70Ti was rapidly charged into the melt and the surface portion was stirred (weight% of Al) (Including weighted weight). Subsequently, the molten metal was poured into a casting casting mold and cooled so as to be directionally solidified. Subsequently, HIP treatment was performed at 1,200 占 폚, quenching at 1,050 占 폚, and heating at 200 占 폚 were conducted to produce a cermet. The TiC content of the prepared cermets was 13% by volume.
[비교예 1][Comparative Example 1]
기지합금 SKD61 함량 93.47 중량%로 하고, TiC를 함량 6.53 중량%를 혼합하였다. 그리고, 스테인레스 재질로 형성된 볼밀 용기에 혼합분말과 용매인 헵탄(heptane)을 충진한 후, 준비된 볼밀 용기를 볼밀 장치 위에 올리고 볼의 낙하를 고려한 최적 회전속도인 약 150 rpm으로 20 시간 동안 볼밀 공정을 실시하였다. 분쇄한 분말을 회수하여 유압프레스에 장입하여 50 MPa 압력으로 성형하고, 성형체를 5 × 10-2 Torr 의 진공분위기 1435℃에서 온도가 유지되는 진공로에서 2 시간 동안 소결을 실시한 후 소결로 내부에서 상온까지 냉각시켰다. 이어서, 1,320℃에서 HIP 처리하고 1,035℃에서 담금질, 1차 550℃, 2차 580℃ 뜨임하여 써멧을 제조하였다. 제조된 써멧 중 TiC는 10 부피%를 가졌다.Base alloy SKD61 content of 93.47% by weight, and TiC content of 6.53% by weight. Then, the ball mill was filled with a mixed powder and a heptane as a solvent. Then, the prepared ball mill was placed on a ball mill and the ball mill process was carried out for 20 hours at an optimum rotation speed of about 150 rpm considering ball falling. Respectively. The pulverized powder was recovered and charged into a hydraulic press to form a compact at a pressure of 50 MPa. The compact was sintered in a vacuum atmosphere of 5 × 10 -2 Torr in a vacuum furnace maintained at a temperature of 1435 ° C. for 2 hours, And then cooled to room temperature. Subsequently, HIP treatment was performed at 1,320 DEG C, and quenching at 1,035 DEG C, first 550 DEG C and second 580 DEG C were conducted to produce a cermet. The TiC content of the prepared cermets was 10% by volume.
[비교예 2][Comparative Example 2]
상용소재 SKD61을 1035에서 담금질, 1차 550℃, 2차 580℃ 뜨임하였다.Commercial material SKD61 was quenched in 1035, first tempered at 550 ° C, secondly at 580 ° C.
[비교예 3][Comparative Example 3]
상용소재 SKD11을 1035에서 담금질, 1차 550℃, 2차 580℃ 뜨임하였다.Commercial material SKD11 was quenched in 1035, first tempered at 550 ° C, secondly at 580 ° C.
제조된 소재의 설계 및 특성은 하기 표 1 및 표 2에 모두 나타내었다.The design and characteristics of the fabricated materials are shown in Tables 1 and 2 below.
TiCTiC
함량content
(부피%)(volume%)
(중량 (weight
%%
))
밀도density
(g/cm(g / cm
33
))
기지base
소스sauce
(94.44)SKD61
(94.44)
Q:1035
T1:530
T2:580H: 1200
Q: 1035
T1: 530
T2: 580
(90.08)SKD61
(90.08)
Q:1035
T1:530
T2:580H: 1200
Q: 1035
T1: 530
T2: 580
(85.51)SKD11
(85.51)
Q:1050
T:200H: 1200
Q: 1050
T: 200
(93.47)SKD61
(93.47)
(6.53)TiC
(6.53)
Q:1035
T1:530
T2:580H: 1320
Q: 1035
T1: 530
T2: 580
(100)SKD61
(100)
T1:530
T2:580Q: 1035
T1: 530
T2: 580
(100)SKD11
(100)
T:200Q: 1050
T: 200
H: HIP, Q:담금질, T:뜨임, 1,2: 1차, 2차 H: HIP, Q: quenching, T: tempering, 1,2: primary, secondary
기지base
TiC함량TiC content
(부피%)(volume%)
함량content
((
부피%volume%
))
밀도density
(g/(g /
cmcm
33
))
밀도density
(%)(%)
((
HVHV
, ,
하중5kgfLoad 5kgf
))
상기에서 살펴본 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 3의 주조소재는 비교예 1 내지 비교예 3에 비해 소재의 사용온도 범위인 상온 내지 500℃에서 경도 특성이 우수함을 알 수 있었다.As described above, it was found that the cast materials of Examples 1 to 3 had better hardness characteristics than those of Comparative Examples 1 to 3 at room temperature to 500 ° C, which is the temperature range of use of the material.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 제품의 사진이고, 도 4는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 제품의 사진이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3의 경우 본 발명의 실시예 1에 따른 주조 방법에 의해 제조된 써멧은 크기가 커졌음에도 불구하고 크랙이 가지 않고 밀도, 상대 밀도의 물성이 모두 우수함을 알 수 있었다. 반면에 본 발명의 비교예 1에 따른 분말야금 방법에 의해 제조된 써멧의 경우 탈바인딩이 어렵고, 길이비가 커질수록 취출시 밀도차이가 나서 크랙이 간 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 주조 방법에 의해 제조된 써멧은 공구소재용으로 사용되는 고강도 TiC 분산 소재를 제조할 수 있음을 확인하였다.FIG. 3 is a photograph of a product manufactured according to Example 1 of the present invention, and FIG. 4 is a photograph of a product manufactured according to Comparative Example 1 of the present invention. Referring to FIGS. 3 and 4, in the case of FIG. 3, the thermat produced by the casting method according to the first embodiment of the present invention is excellent in both density and relative density, Could know. On the other hand, in the case of the cermet produced by the powder metallurgy method according to Comparative Example 1 of the present invention, debinding is difficult, and as the length ratio becomes larger, the difference in density at the time of taking out causes a crack. Accordingly, it has been confirmed that the thermat produced by the casting method of the present invention can produce a high-strength TiC dispersed material for use as a tool material.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제품의 광학현미경으로 관찰한 미세조직 사진이다 ((a) 실시예 1, (b) 실시예 3). 도 5를 참조하면, TiC가 목표 분율 대비 80% 이상 수준으로 탄화물이 석출한 것을 확인할 수 있었다.5 is a microstructure photograph ((a) of Example 1, (b) of Example 3) observed with an optical microscope of a product manufactured according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, it was confirmed that carbide was precipitated at a level of 80% or more of the target fraction of TiC.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제품의 석출물의 성분분석 결과이다. 도 6을 참조하면, 석출 탄화물의 성분을 확인하기 위해 SEM-EDS로 성분분석을 진행한 결과 Ti(M)C형태의 탄화물임을 확인하였다.6 is a result of analyzing the components of a precipitate of a product manufactured according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, SEM-EDS was used to confirm the composition of the precipitated carbide. As a result, it was confirmed that it was a carbide of Ti (M) C type.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 제품의 고온경도 특성평가 결과이다. 도 7을 참조하면, 제조된 소재의 사용온도 범위내 기계적 특성 평가를 진행하였다. 고온경도 시험은 직경 Φ10mm(공차0.1), 두께 5mm(공차 0.1), 옆면부 열전대 삽입 목적 홀 직경 Φ3mm, 깊이 4mm의 시험편을 제작하여 상온에서 500℃ 까지 100℃ 단위로 경도를 10 회씩 측정하였다. 이 때 열처리는 승온 100℃/min, 유지는 5분으로 하였고, 이 후 입자의 하중은 5 kgf으로 진행하였다. 결과는 위에서 언급한 것과 같이 실시예 소재가 비교예 소재에 비해 우수한 기계적 특성을 갖는 것을 확인하였다. FIG. 7 shows the results of evaluating the high-temperature hardness characteristics of a product manufactured according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, evaluation of the mechanical properties of the manufactured material within the operating temperature range was performed. In the high temperature hardness test, test pieces having a diameter of Φ10 mm (tolerance of 0.1), a thickness of 5 mm (tolerance of 0.1), a hole diameter of Φ3 mm and a depth of 4 mm for a side surface thermocouple insertion hole were prepared. The heat treatment was carried out at a heating rate of 100 ° C / min and a holding time of 5 minutes. Then, the load of the particles was increased to 5 kgf. As a result, it was confirmed that the material of the examples had excellent mechanical properties as compared with the materials of the comparative examples.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.
Claims (18)
상기 용탕을 주형에 넣어 주조하는 단계; 및
상기 주조에 의해 형성된 써멧을 고온등압성형(Hot Isostatic Processing; HIP), 담금질(quenching) 및 뜨임(tempering)에 의해 수행되는 열처리 단계;
를 포함하고,
상기 가탄제 및 상기 티타늄계 물질은 티타늄카바이드(TiC) 또는 Ti(M)C (M은 전이금속임)를 형성하는 것이고,
상기 TiC는 상기 써멧 중 3 중량% 내지 15 중량%인 것이고,
상기 합금강 기지는, 상기 혼합물 중 85 중량% 내지 97 중량%인 것이고,
상기 고온등압성형은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 1,100℃ 내지 1,300℃의 온도 범위 및 61 × 104 Torr (80 MPa) 내지 76 × 104 Torr (100 MPa)의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지하는 것이고,
상기 담금질은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 900℃ 내지 1,100℃의 온도 범위 및 1 × 10-3 Torr 내지 1 × 101 Torr의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지 후 질소, 헬륨 또는 이 둘을 포함하는 가스냉각, 대기 중 공기냉각, 유냉 및 수냉으로 이루어진 군에서 적어도 어느 하나로 냉각하는 것이고,
상기 뜨임은, 상기 주조에 의해 형성된 써멧을 160℃ 내지 700℃의 온도 범위 및 1 × 10-3 Torr 내지 1 × 101 Torr의 압력 범위에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 유지하는 것인,
써멧의 주조식 제조방법.
Carbon black; Titanium-based materials; An alloy steel matrix containing at least one or more metals selected from the group consisting of Fe, Ni, Si, Mn, Mo, Cr, Cu, W and V to form a molten metal;
Casting the molten metal into a mold; And
A heat treatment step performed by hot isostatic processing (HIP), quenching and tempering of the thermoform formed by the casting;
Lt; / RTI >
Wherein the carbonitride and the titanium-based material form titanium carbide (TiC) or Ti (M) C (where M is a transition metal)
The TiC is 3 wt% to 15 wt% of the cermet,
The alloy steel base is 85 wt% to 97 wt% of the mixture,
The high temperature isostatic pressing is carried out in a temperature range of 1,100 ° C. to 1,300 ° C. and a pressure range of 61 × 10 4 Torr (80 MPa) to 76 × 10 4 Torr (100 MPa) for 0.5 to 24 hours Time range,
The quenching may be carried out by maintaining the cermet formed by the casting in a temperature range of 900 ° C to 1,100 ° C and a pressure range of 1 × 10 -3 Torr to 1 × 10 1 Torr for 0.5 hours to 24 hours, Air cooling, atmospheric air cooling, oil cooling, and water cooling.
Wherein the tempering maintains the thermoform formed by the casting in a temperature range of 160 ° C to 700 ° C and a pressure range of 1 × 10 -3 Torr to 1 × 10 1 Torr for a range of 0.5 hours to 24 hours.
A method for producing a sourdough meal.
상기 용탕을 형성하는 단계 이후에,
상기 용탕에 탈산제를 첨가하여 상기 용탕을 탈산 처리하는 단계;를 더 포함하고,
상기 용탕을 탈산 처리하는 단계는, 상기 탈산제를 첨가한 후, 상기 탈산제가 용탕 내에 잠기게 하여 산화를 저지하는 것을 특징으로 하는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
After the step of forming the molten metal,
Further comprising deoxidizing the molten metal by adding a deoxidizing agent to the molten metal,
Wherein the step of deoxidizing the molten metal is characterized in that after the deoxidizing agent is added, the deoxidizing agent is immersed in the molten metal to inhibit oxidation.
상기 탈산제는, Fe, Ti, Si, Mn, C, Al, Mn-Si, Ca-Si, Mg-Ca, Al-Ca, Mg-Al-Ca, Al-호일화된 Fe-Ti(Al-foiled Fe-Ti) 및 Al-코팅된 Fe-Ti(Al-coated Fe-Ti)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
3. The method of claim 2,
The deoxidizer may be Fe, Ti, Si, Mn, C, Al, Mn-Si, Ca-Si, Mg- Fe-Ti) and Al-coated Fe-Ti (Al-coated Fe-Ti).
상기 탈산제는, 상기 용탕 중 0.05 중량% 내지 3 중량%인 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the deoxidizing agent is 0.05 to 3% by weight of the molten metal.
상기 용탕을 형성하는 단계는,
고주파 유도로에서 1,300℃ 내지 1,800℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3 Torr 의 대기 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 수행되는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the forming of the molten metal comprises:
In a high frequency induction furnace in a temperature range of 1,300 DEG C to 1,800 DEG C and an atmospheric environment of 760 Torr to 1 x 10-3 Torr for a period of 0.5 to 24 hours.
상기 주조하는 단계는,
상온 내지 1,000℃의 온도 범위 및 760 Torr 내지 1 × 10-3 Torr의 대기 분위기에서 0.5 시간 내지 24 시간 범위 동안 수행되는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the casting comprises:
In a temperature range of from room temperature to 1,000 ° C and in an air atmosphere of from 760 Torr to 1 x 10 -3 Torr for a period of from 0.5 hours to 24 hours.
상기 가탄제는, 그래파이트, 그래핀, 카본블랙, 다이아몬드, 다이아몬드상카본(diamond like carbon; DLC), 플러렌(fullerene, C60), 탄소섬유, 탄소나노로드 및 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 가탄제는, 상기 혼합물 중 0.5 중량% 내지 4 중량%인 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
The carbonizer may be at least one selected from the group consisting of graphite, graphene, carbon black, diamond, diamond like carbon (DLC), fullerene, C60, carbon fiber, carbon nanorods and carbon nanotubes And at least one selected from the group consisting of
Wherein the carbonizer is 0.5 wt% to 4 wt% of the mixture.
상기 티타늄계 물질은, 순수 티타늄(100% Ti), 철티타늄(FeTi), 망간티타늄(MnTi), 바륨티타늄(BaTi), 스트론튬티타늄(SrTi), 니켈티타늄(NiTi) 및 코발트티타늄(CoTi)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 티타늄계 물질은, 상기 혼합물 중 2 중량% 내지 12 중량%인 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
The titanium based material may be at least one selected from the group consisting of pure titanium (100% Ti), iron titanium (FeTi), manganese titanium (MnTi), barium titanium (BaTi), strontium titanium (SrTi), nickel titanium (NiTi) and cobalt titanium And at least one selected from the group consisting of < RTI ID = 0.0 >
Wherein the titanium-based material is 2 wt% to 12 wt% of the mixture.
상기 TiC는, 상기 합금강 기지 내에서 인시츄(in-situ) 반응으로 형성되는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the TiC is formed by an in-situ reaction in the alloy steel base.
상기 가탄제/상기 티타늄계 물질의 몰분율은 0.5 내지 1.5인 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molar fraction of the carbonizer / the titanium-based material is 0.5 to 1.5.
상기 합금강 기지는, 금형강, 하이스강, 초경합금, 공구강계 및 스테인레스 합금계로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것이고,
상기 금형강은, SKD11, SKD61, SKH 51, SKH 55 및 SKH 59로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
The alloy steel base includes at least one selected from the group consisting of a metal mold, a high steel, a cemented carbide, a tool steel, and a stainless alloy,
Wherein the mold steel comprises at least one selected from the group consisting of SKD11, SKD61, SKH51, SKH55 and SKH59.
상기 합금강 기지는,
상기 합금강 기지 중, 니켈(Ni) 0 중량% 초과 5 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.1 중량% 내지 1.8 중량%, 망간(Mn) 0 중량% 초과 1.0 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) 0 중량% 초과 3.0 중량% 이하, 크롬(Cr) 3 중량% 내지 25 중량%, 구리(Cu) 0 중량% 초과 8.0 중량% 이하, 텅스텐(W) 0 중량% 초과 내지 12 중량% 및 바나듐(V) 0 중량% 초과 내지 3 중량%로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method according to claim 1,
The alloy steel base,
The alloy steel according to any one of claims 1 to 3, wherein the alloy steel contains at least 5 wt% of Ni, at least 0.1 wt% of Si, at least 1.0 wt% of Mn, (W), more than 0 wt% to 12 wt% of vanadium (V) and 0 wt% of vanadium (V) % To 3% by weight based on the total weight of the cermet.
상기 주형은, 금형, 사형, 세라믹형 및 그라파이트형으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것인, 써멧의 주조식 제조방법.
The method of claim 1,
Wherein the mold comprises at least one member selected from the group consisting of a mold, a mold, a ceramic mold, and a graphite mold.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150081483A KR101736108B1 (en) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Casting manufacturing method of cermet and cermet manufactured thereby |
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Publications (2)
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