This study has been conducted to establish the carburizing characteristics of low carbon alloy steels with varying amount of Ni element gas-carburized for 2 hours at $930^{\circ}C$ in an atmosphere of 94% $N_2$-6% $C_3H_8$ gas mixture with some changes in gas pressure passing through the diffusion plate in the fluidized-bed furnace. The results obtained from the experiment are as follows : (1) Optical micrograph has shown that the carburized layer consists of retained austenite and plate martensite and that retained austenite increases as the pressure of gas mixture passing through the diffusion plate as well as Ni content increase. (2) Chemical analysis has shown that carbon potential increases and carburizability is also improved due to a less degree of fluidization as the pressures of gas mixtures passing through the diffusion plate increase, resulting in, however, a severe formation of soot, and the gas pressure is necessarily regulated. (3) It has been revealed that carbon concentration hardness values at a given distance measured from the surface within the carburized case. Increase with increasing the pressure of gas mixtures passing through the diffusion plate and decrease with increasing Ni content. (4) The effective case depth has been shown to almost linearly increase as the pressure of gas mixtures passing through the diffusion plate is increased and to decrease with increasing Ni content.
The influence of acetylene flow rates on the carburizing behavior of an AISI 4115 steel in 1 ton-class mass production-type vacuum carburizing furnace has been studied through microstructure, carbon concentration, hardness analyses. The AISI 4115 steels were carburized with various flow rates (20, 32.7, 60 l/min) and locations in the furnace (top, center, bottom) at 950℃. The acetylene flow rate played an important role in controlling the carburizing properties of carburized samples, such as effective case depth and uniformity carburizing according to location in the furnace. At an acetylene flow rate of 20 l/min, the carburized samples had a shallow average hardened layer (0.645 mm) compared to the target hardening depth (1 mm) due to low carbon flux and spatial uniformity of carburization (17.8%) in the furnace. At a flow rate of 60 l/min, the carburized samples showed an average hardened layer (1.449 mm) deeper than the target hardening depth and had the spatial uniformity of carburization (98.8%). In particular, at a flow rate of 32.7 l/min, the carburized samples had an average hardened layer (1.13 mm) close to the target hardening depth and had the highest carburizing uniformity (99.1%). As a result, an appropriate flow rate of 32.7 l/min was derived to satisfy the target hardening depth and to have spatial uniform hardened layer in the furnace.
In order to examine the effect of cementite precipitated on the steel surface on the carburizing rate, the carburizing process was carried out at various boost times to measure the mass gain and carbon flux, phase analysis and carbon concentration analysis were performed on the surface of the carburized specimen. In the case of the only boost type, the longer the boost time, the more the mass gain by the diffused carbon follows the parabolic law and tends to increase. In particular, as the boost time increased, the depth of cementite precipitation and the average size of cementite on the steel surface increased. At a boost time of 7 min, the fraction of cementite precipitated on the surface is 7.32 vol.%, and the carburizing rate of carbon into the surface (surface-carbon flux) is about 17.4% compared to the calculated value because the area of the chemical (catalyst) where the carburization reaction takes place is reduced. The measured carbon concentration profile of the carburized specimen tended to be generally lower than the carbon concentration calculated by the model without considering precipitated cementite. On the other hand, in the pulse type, the mass gain by the diffused carbon increased according to the boost time following a linear law. At a boost time of 7 min, the fraction of cementite precipitated on the surface was 3.62 vol.%, and the surface-carbon flux decreased by about 4.1% compared to the calculated value. As a result, a model for predicting the actual carbon flux was presented by applying the carburization resistace coefficient derived from the surface cementite fraction as a variable.
초음파의 표면파의 전파특성을 이용하여 SCM440강의 고주파열처리의 정도에 따른 표면경화층의 깊이를 측정, 조사하였으며 침탄속도는 동일조직에서는 주파수에 관계없이 일정하였으나, 경화조직에서 경화되지 않은 조직에 비하여 표면파의 속도는 59m/s 늦었다. 강의 유효경화층깊이(d)와 표면파파장($\lambda_{R}$)의 d/$\lambda_{R}$의 관계로부터 경화층의 \ulcorner이를 비파괴적으로 평가, 측정할 수 있었으며 침탄경화시킨 경우에서도 동일한 결과를 얻었다.
To enhance the strength of gears for transmission, Generally caburizing heat treatment is applied. But there are some problems in this technology the distortion of gears during heat treatment process, and the discontinuity of manufacturing process. For these reasons, the high frequency induction hardening process is widely used. This method is one of the surface hardening process to improve the wear resistance and fatigue life of the machine components. In this study, to compare the bending fatigue strength of caburized gear with that of induction hardened gear, bending fatigue testing of gears with two different cases was performed by using an electrohydraulic servo-controlled fatigue testing machine and double tooth bending fatigue test fixture. Fatigue life distributions at constant stress levels were established directly from fatigue data. For gear design, the fatigue strength distribution at specified life is more important. This distribution is obtained by statical transformation from fatigue life distribution. Reliability of bending fatigue strength was estimated by P-S-N curves and Weibull distribution.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권5호
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pp.600-607
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2011
고탄소강은 사용자가 요구하는 특성을 만족시키기 위해 침탄, 질화, 고주파담금질 등에 의해 표면처리 되어져 왔다. 그러나 기존의 처리 방법은 모두 처리물 전체를 가열하거나 균일한 가열을 하지 못하여 표면처리 후 변형의 문제와 처리후의 후가공의 경비문제, 그리고 극히 일부분만 경화가 필요한 부품에는 적용하기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 표면처리법으로로써 레이저열처리 방법이 대두대고 있으며, 레이저열처리는 레이저 빔을 피처리물의 표면에 조사하고 적당한 속도로 이동을 하게 되면 레이저조사부위가 급속하게 가열되고 레이저 빔이 통과한 후에는 표면의 열이 내부로 열전도 되어 급속히 자기냉각(self-quenching)됨으로써 표면에 새로운 기계적 성질을 갖게 하는 열처리법이다. 본 연구에서는 기존의 CW Nd:YAG 레이저 열원보다 효율이 좋은 HPDL을 이용한 고효율, 고기능의 고탄소강 열처리 후 재료적 물성을 평가하였다. 그 결과 레이저빔의 조사속도 및 온도변화에 따른 열처리부 및 모재 부분에 대한 경도특성 및 미세조직의 특성을 명확히 할 수 있었다.
This study has been performed to investigate into the internal oxidation characteristics of low carbon steel with respect to the added amount of air in nitrogen-propane atmosphere after gas carburizing for various times at $930^{\circ}C$. The results obtained from the experiment are as follows ; (1) Optical micrographs have shown that the internal oxidation is unlikely to occur in the gas atmosphere without air and that oxidized zone in the outer surface layer is formed in the gas atmosphere with air revealing that the depth of oxidized zone increases with increasing the added amount of air. (2) The formation of internally oxidized zone in the outer surface layer has been found to be inhibited as Ni content increases, i. e, the amount of alloying element increases. (3) The depth of oxidation has been measured to increase with almost parabolically gas carburizing time of up to 6 hours.
In this study, friction-wear test was carried out on the carburized layer depth of a mechanical structure steel SNCM carburized with RX and LPG for 7hrs at $930^{\circ}C$ and also the wear properties of wear loss, wear rate, coefficient of friction, friction force and friction temperature were investigated. The wear properties for carburized layer of SNCM were tested on dry condition at the room temperature by the thrust load of 49~245N range at sliding speed of 0.2m/sec and the sliding speed of 0.2~1.0m/sec range at thrust load of 98N. Wear loss on the depth of carburizing layer was increased with increasing of thrust load and sliding speed, and with decreasing of hardness. The condition of worn surfaces were showed mild wear at less than the thrust load of 98N and sliding speed of 0.6m/sec but were showed severe wear at more than 98N and 0.6m/sec. The friction load and temperature were increased with increasing of thrust load but with increasing sliding speed was appeared minimum at 0.6m/sec. With increasing thrust load the wear rate was increased and the coefficient of friction was decreased, but with increasing sliding speed the wear rate and the coefficient of friction were decreased in 0.2~0.6m/sec and increased in 0.6~1.0m/sec, therefore 0.6m/sec in this testing is a transition velocity.
The effect of quenchant temperature on the surface residual stress was studied for AISI 8620 steel. Specimens were carburized at $900^{\circ}C$ in all case type furnace using a gas-base atmosphere of methanol cracked and liquefied petroleum gas, and then subjected to single reheat quenchant in oil or salt bath in the temperature range of $60^{\circ}C$ to $300^{\circ}C$. After carburizing and reheat Quenching, residual stress was measured by the hole drilling method. Experimental results showed that the surface residual stress was increased as the quenchant temperature was raised. This is in contrast to the fact that the formation of phase of low transformation strain such as bainite results in lower surface compressive stress. The greater compressive stress observed in specimens Quenched at higher temperature may be attributed to the shifting of the transformation start point farther from the surface, as was reported in other carburizing steels.
For improvement of the wear performance of Ti alloy, vacuum-carburizing technique was tried for the first time using propane atmosphere. During the low pressure carburizing carbide was formed at the surface and carbon transfer was occurred from the carbide to the matrix. It was found that: (i) surface hardness increased with the reduction of operating pressure and time; (ii) optimum hardness distribution could be obtained with the proper choice of temperature and carbon flux control; and, (iii) case depth was largely influenced not by time but by temperature. The two steps process was recommended for obtaining thick case depth and high surface hardness of Ti alloy. For the low oxygen partial pressure, it was necessary to introduce additional CO gas to the atmosphere.Grain boundary oxidation and non-uniformity could be prevented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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