H13 강재는현재가장널리사용되는열간가공금형강입니다. 고온강도와경도가높기때문에인성, 열피로성능및 중간온도조건에서일정한내마모성이우수하며용융금속의부식에저항할수 있습니다. 다이캐스팅금형을만드는데 자주사용됩니다.
사용중에다이캐스팅금형은고온용융금속의충격과압축응력을견뎌야하며, 이형중 다이캐스팅금속의압축으로인해발생하는인장응력도견뎌야합니다. 스트레스상황은더 복잡하고사용과정은종종열 균열및 취성골절, 부식또는침식으로인한전반적인고장으로인해발생합니다.
다이캐스팅다이실패의원인에는여러가지요인이있습니다. 실패의원인을정확하게파악하기는어렵습니다. 또한국내제조업체에서생산하는 H13 강철의품질이고르지않고열처리공정이합리적이지않습니다. 이것은다이캐스팅다이의고장분석에많은것을가져옵니다. 어렵습니다.
한야금공장은 H13 강철로만든알루미늄합금다이캐스팅금형을사용하여 100개이상의제품만시험생산했습니다. 사용시간이하루도채 되지않아금형이통째로파손되어공장에경제적손실이발생했습니다. H13 강철다이캐스팅금형의고장원인을찾기위해저자는고장분석을수행했습니다.
조직결함
다이블랭크스틸의어닐링구조에는명백한밴드분리결함이있습니다. 밴드분리는일종의화학성분분리입니다. 강철잉곳이단조되고압연되면응고공정중에형성된수지상분리가압연되고길어져분리영역을형성합니다. 어닐링중에카바이드는분리영역을따라침전되어밀도가다른밴드를형성합니다. 분리. 밴드분리는 H13 강철의분리정도를측정하는가장간단하고중요한지표입니다. 그것은강철잉곳구조에서합금원소와수상돌기의분리와열간가공공정이적절한지여부를반영할 수있습니다. 이는강철의횡방향충격인성에큰 영향을미칩니다. 따라서 NADCA#2007-2003 표준은 H13 강철의어닐링구조및 밴드분리의허용수준을명확하게규정하고있습니다. 밴드분리는담금질후 구조와특성에큰 영향을미칩니다. 담금질후 저탄소마르텐사이트구조는탄소가부족한영역에형성되고고탄소크립톤마르텐사이트구조는탄소가풍부한영역에형성되어최종적으로상속됩니다. 강화상태. 실패한다이강의밴드분리가심각하고구조가매우고르지않아다이의횡 인성에심각한영향을미칩니다.
분리영역의비금속개재물및 액화탄화물. 연구에따르면잉곳의재가열및 확산은원소분리를줄일수 있지만 H13 강철의경우분리를완전히제거하기어렵고분리영역에나타나면많은수의비금속내포물및 액화탄화물이강철의횡 충격인성을더욱감소시킬수 있다고지적했습니다. 이는또한밴드분리수준이 NADCA #2007-2003에서적격인지여부를구별하는중요한기준입니다. 테스트결과에따르면금형강의순도가낮고분리영역에비금속개재물이많이포함되어있습니다. 그중 DS Al 2 O 3 큰입자내포물은 2. 0 수준에도달하여매트릭스의연속성을심각하게손상시킵니다. 외력의작용으로균열이쉽게형성됩니다. 내포물의수가증가함에따라강철의강도는감소하고내포물의크기가클수록인성에미치는영향이커집니다. 액화탄화물은 H13 강철잉곳의거칠고연속적인블록으로단조후 부서져단조방향을따라연쇄적으로분포합니다. 기존의열처리공정은기본적으로액화탄화물의분포와형태에영향을미치지않습니다. 따라서강화구조의벨트모양영역에서액화탄화물의사슬모양분포를여전히볼 수있습니다. 내포물과마찬가지로액화탄화물은자체파단또는매트릭스계면으로부터의분리로인해강철의취성을증가시킬수 있습니다. 또한국부적으로날카로운각도의사슬형탄화물은응력집중과미세균열을쉽게일으킬수 있습니다. 비금속개재물과액화탄화물의집중된분포는한편으로는강철의횡 인성에심각한영향을미치고다른한편으로는사용중에균열원을형성하기쉽습니다.
금형경도가너무높음
경도테스트결과에서실패한금형의경도가 NADCA # 2007-2003의권장경도범위보다높으며분포가고르지않음을알 수있습니다. H13 강철의담금질및 템퍼링곡선에따르면, 지나치게높은담금질온도또는낮은템퍼링온도로인해 H13 강철의경도가높아질수 있으며템퍼링이충분하지않으면금형의경도분포가고르지않을수 있음을알 수있습니다. 열처리공정중 부적절한작동또는용광로온도제어로인해담금질및 템퍼링후 금형이높은경도를가질수 있으며, 이는금형의충격인성에더 영향을미치고최종적으로미세구조가불안정한상태와과도한내부잔류응력을만듭니다. 외력이작용할때 크고깨지기쉬워금형의조기고장을유발합니다.
실패프로세스
사용중에다이캐스팅금형은고온용융금속의충격과압축응력뿐만아니라이형중 다이캐스트금속의압축으로발생하는인장응력을견뎌야하며서비스환경이상대적으로열악합니다. 테스트결과에서많은수의내포물과액화탄화물이표면의균열원근처에집중되어있음을알 수있습니다. 매트릭스에서개재물과액화탄화물의탄성, 가소성및 열팽창계수에는차이가있습니다. 열응력과기계적힘이반복적으로가해지면개재물과액화탄화물주변에응력집중이쉽게형성되고결국미세균열이발생합니다. 금형강의인성이낮기때문에미세균열이형성되면금형은균열전파를방지하기에충분한인성을갖지못합니다. 응력이파단강도를초과하면균열이다이를관통하여다이가균열되어폐기되기쉽습니다. 이를통해금형강의비금속개재물과액체증착탄화물이금형표면에초기미세균열을일으켰고금형강의극도로낮은인성으로인해균열이빠르게전파되어금형균열의중요한원인이라고판단할 수있습니다.
개선조치
위의분석에따르면 H13강과열처리공정의경우다음과같은개선이이루어졌습니다:
