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회사 뉴스
20CrNi3Mn2Al 노화 경화 가이드 기어 스틸
현대 산업 기술의 지속적인 발전과 함께 질화 기술은 표면 강화 분야에서 점점 더 두각을 나타내고 있으며, 특히 대형, 고속, 고부하, 정밀 기어에 적용됩니다. 그러나 기존의 질화강은 얇은 질화층과 낮은 기지 경도라는 '달걀 껍질 효과'로 인해 오랫동안 고부하 환경에서의 적용에 제한을 받아왔습니다. 이러한 격차를 해결하기 위해 국내에서 새로운 시효 경화 질화 기어강 20CrNi3Mn2Al이 성공적으로 개발되었습니다. 이 강종은 시효 경화와 질화 강화 기능을 통합하여 대형 고부하 기어 응용 분야에서 침탄 공정을 부분적으로 대체할 수 있습니다. 이 강종은 방청 요구 사항이 있는 수성 매체, 1160MPa의 치면 응력, 1.5의 모듈, 52HRC 이상의 치면 경도와 같은 가혹한 조건에서 작동하는 기어에 특히 적합합니다.
질화 기어강의 주요 특징
질화 기어강은 다음과 같은 핵심 요구 사항을 충족해야 합니다.
- 우수한 가공성: 기어 블랭크의 경도는 가공 작업을 용이하게 하기 위해 30~36 HRC(283~332 HB) 범위여야 합니다.
- 시너지 강화: 합금 조성은 고강도와 인성을 유지하면서 시효 경화와 질화 강화를 모두 달성하여 신속한 깊은 질화를 가능하게 해야 합니다.
- 고성능: 이러한 강종으로 제조된 기어는 높은 피로 저항성, 열처리 후 최소한의 변형, 안정적인 품질 및 환경 친화성을 나타내야 합니다.
20CrNi3Mn2Al 강종의 합금 조성 설계
합금 원리
- 시효 경화: α 기지와 초미세 금속간 화합물 Ni₃Al의 정합 석출을 통해 달성되며, Al과 Ni의 공존이 필요합니다.
- 질화 강화: 질소의 간극 고용 강화와 Al, Cr, Mo, V에 의해 형성된 매우 안정적인 질화물의 확산 석출을 통해 실현되며, Al, Cr, Mo, V의 공존이 필수적입니다.
- 저탄소 및 고망간 설계: 저탄소 함량은 질화 중 질소 확산을 촉진합니다. 탄소는 시효 중 Cr과 함께 크롬 탄화물을 석출하여 Ni₃Al의 결정립계 석출을 억제하고 인성을 향상시키며 시효 효율을 지연시킵니다. 망간은 경화성을 향상시키고 펄라이트 변태를 억제하며 공랭 중 주로 베이나이트 변태를 보장합니다.
화학 조성
미국 P21 강종을 기반으로 혁신적으로 개발된 20CrNi3Mn2Al은 니켈과 알루미늄을 핵심으로 하고 저탄소, 고망간, Al, Cr, Mo, V의 공존을 결합합니다. 화학 조성(질량 분율)은 아래 표와 같습니다.
| 강종 | C | Mn | Si | Cr | Ni | Mo | Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P21 | 0.18-0.20 | - | 0.2-0.4 | 0.2-0.3 | 3.90-4.25 | 0.22-0.25 | 1.05-1.25 |
| 20CrNi3Mn2Al | 0.10-0.25 | 1.0-2.0 | 0.2-0.5 | 0.3-1.0 | 3.0-3.5 | 0.2-0.3 | 0.1-0.5 |
시험 결과 및 분석
용체화 처리 온도
시험 결과에 따르면 850-900℃에서 3시간 동안 용체화 처리 후 공랭하면 33-35 HRC의 경도를 얻을 수 있으며, 이는 가공에 이상적입니다. 최적 온도 범위는 850-900℃이며, 870℃가 일반적으로 사용되는 매개변수입니다. 처리 후 미세 구조는 입상 베이나이트가 지배적이며, 소량의 래스 마르텐사이트와 잔류 오스테나이트가 있습니다.
| 처리 온도 (℃) | 840 | 860 | 870 | 890 | 900 | 920 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 공랭 경도 (HRC) | 34 | - | 34 | - | 34.5 | - |
| 유냉 경도 (HRC) | - | 36 | 37 | - | - | - |
시효 온도
870℃에서 3시간 동안 용체화 처리 후, 시편을 서로 다른 온도에서 6시간 동안 시효 처리했으며, 일부는 2차 시효(540℃×6h)를 거쳤습니다. 주요 결과는 다음과 같습니다.
- 460-600℃에서 시효 처리하면 시효 경화 효과가 나타나며, 500-560℃에서 가장 높은 경도(40-43 HRC)를 얻을 수 있습니다. 이 범위에서 Ni₃Al 석출물은 초미세(≈10nm)이며, 균일하게 분포되어 있으며, 기지와 정합합니다.
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선술집 시간 : 2026-01-14 10:23:31 >> 뉴스 명부
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