오스뮴 무게 계산기(온라인 및 무료)
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건설 장비의 내구성이 뛰어난 비결이 궁금하신가요? 그 비밀은 바로 놀라운 35MnB 강철에 있습니다. 이 글에서는 탄소, 실리콘, 망간, 붕소, 크롬과 같은 원소가 어떻게 이 강철을 강도와 탄력성의 강자로 만드는지 설명합니다. 까다로운 환경에서도 뛰어난 성능을 발휘하는 강철의 과학적 원리를 알아보세요.
붕소 합금 중탄소 망간강인 35MnB강은 건설 기계용 크롤러 섀시 부품 제작에 광범위하게 사용되고 있습니다. 이 소재의 인기는 뛰어난 경화성과 열처리 공정에 대한 우수한 반응성으로 인해 내마모성과 기계적 특성이 강화된 부품을 제작할 수 있기 때문입니다.
크롤러 시스템에서 35MnB 강철의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:
이러한 응용 분야에서 35MnB 강철을 사용하면 서비스 수명을 연장하고 고응력 조건에서 성능을 개선하며 까다로운 환경에서 작동하는 건설 기계의 유지보수 요구 사항을 줄일 수 있습니다.
애플리케이션의 열악한 작동 조건을 고려할 때 35MnB 강철을 사용하려면 담금질 및 템퍼링 상태가 필요합니다.
경화성 및 경화성은 다음을 위한 중요한 지표입니다. 담금질 및 템퍼링 강철은 일반적으로 경화성에 큰 영향을 미치는 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 붕소(B), 크롬(Cr) 등의 주요 원소를 엄격하게 제어하여 그 값을 유지합니다.
그리고 탄소 함량 에 따라 담금질 후 얻을 수 있는 경도가 결정됩니다. 탄소 함량이 높을수록 담금질 경도가 높아지지만 균열의 위험이 증가하고 강철의 가소성과 충격 인성이 감소합니다.
크롤러 섀시와 같은 중요한 부품의 경우 탄소 함량 변동이 표면 경도 및 담금질 층 깊이에 미치는 영향을 최소화하기 위해 탄소 함량 선택 요건을 설정해야 합니다. 일반적으로 탄소 함량의 상한과 하한은 0.05% 범위 내에서 제어됩니다.
강도와 경화성을 향상시키는 것 외에도 35MnB 강철의 실리콘은 제강 과정에서 강철에서 가스를 제거하고 안정화시키는 데 도움이 됩니다.
그러나 실리콘 함량이 증가하면 강철의 가소성과 인성이 감소하고 밴드 구조가 형성되기 쉽습니다.
35MnB 강철의 주요 합금 원소 인 망간 (Mn)은 강철의 경화성을 향상시키고 강철의 경화성을 낮추고 임계 냉각 속도. Mn은 가열하는 동안 페라이트와 고체 용액을 형성하여 강철의 강도를 향상시킵니다. Mn은 일반적으로 경화 층의 깊이가 4mm보다 클 때 사용됩니다. 이는 임계 냉각 속도를 감소시켜 냉각 조건이 안정적이지 않은 경우에도 보다 균일한 담금질 경도를 얻을 수 있기 때문입니다.
그림 1과 2에서 볼 수 있듯이 강철의 Mn 함량이 1.10%인 경우 가소성은 약간 감소하고 인성은 약간만 개선되면서 강철의 강도가 크게 향상됩니다. 그러나 Mn 함량이 이 양을 초과하면 경화성과 강도는 계속 향상되지만 인성은 크게 떨어집니다.
그림 1 합금 원소가 고용체 강화에 미치는 영향
그림 2 합금 원소가 페라이트의 충격 에너지에 미치는 영향
담금질 및 강화 고강도 강철에 다음을 추가합니다. 합금 원소 B는 경화성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 소량의 비타민 B를 고온에 용해하여 달성할 수 있습니다. 오스테나이트. 냉각하는 동안 B는 다음과 같이 분리됩니다. 오스테나이트 입자 경계를 형성하여 페라이트 핵 생성을 억제하여 특히 낮은 냉각 속도에서 경화성을 향상시킵니다.
그러나 강철의 B는 N과 쉽게 반응하여 담금질 온도에서 불용성인 안정한 BN을 형성하는 활성 원소입니다. 이렇게 하면 오스테나이트 고용체에서 유효 B의 양이 감소하고 경화성 향상 효과가 감소합니다.
경화성을 향상시키기 위해서는 질화물 형성 원소를 첨가하고, N 원소를 제어하며, 오스테나이트의 B 고용체 양을 유지해야 합니다. 또한 B 함량이 30ppm을 초과하면 소재의 가소성과 인성이 현저히 감소합니다.
V, Ti, Al, B와 같은 원소는 강철에서 강한 질화물을 형성하는 원소이며 각각 질화물 VN, AlN, BN 및 TiN을 형성합니다. B를 함유한 강철에 첨가하면 강철의 N은 우선적으로 TiN 또는 Ti(C, N)로 침전됩니다. 이 침전은 BN의 침전 시작 온도보다 훨씬 높은 1400℃ 이상의 온도에서 시작됩니다. 온도가 낮아지면 TiN에서 고체 N의 비율이 증가하여 강철에 N을 고정하고 BN 형성을 방지하여 오스테나이트의 유효 B 함량을 높이고 경화성을 향상시킵니다.
유효 B 함량을 최대화하려면 강철의 TiN 비율을 3.42로 제어하는 것이 중요하며, 이상적인 값은 3.42입니다. 비율이 3.42보다 낮으면 잔류 N 함량이 증가하고 BN 침전이 발생하여 유효 B 함량과 경화성이 감소하고 취성이 증가합니다. 이러한 영향을 방지하려면 강철의 잔류 N 함량을 엄격하게 제어하는 것이 중요합니다.
Cr은 강철의 경화성을 크게 향상시키는 원소입니다.
중탄소 크롬강에 Cr을 첨가하면 상 변환 잠복기가 증가하여 등온 변환 곡선이 오른쪽으로 이동합니다. 또한 펄라이트 변환은 고온에서 발생하고 베이나이트 변환은 저온에서 발생합니다.
그 결과, 강철에 적정량의 크롬을 첨가하면 천천히 냉각하는 동안에도 담금질 프로세스저냉각 오스테나이트는 마르텐사이트 변환 온도에 도달하기 전에 펄라이트 또는 베이나이트로 변환되지 않으므로 강철의 경화성이 크게 향상됩니다.
그러나 Cr은 또한 니켈 및 망간 강의 취성을 크게 악화시킵니다. 따라서 35MnB 강철의 Cr 함량은 신중하게 규제됩니다.
미량 Cr이 35MnB 크롤러 링크강의 경화성에 미치는 영향에 대한 연구에 따르면 Cr 함량의 작은 변화(Cr ≤ 0.20%)도 경화성에 큰 영향을 미칠 수 있으며 특히 Cr 함량이 0.10%를 초과하는 경우 경화성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 특히 수냉식 끝단에서 멀리 떨어진 지점에서 강철의 경도를 크게 향상시킵니다.
아래 그림은 수냉식 끝단에서 1.5~20.0m 범위 내에서 담금질 경도가 평균 2 ~ 3 HRC 증가한다는 것을 보여줍니다. 수냉식 끝단과의 거리가 20.0m를 초과하면 경도는 약 6 HRC까지 더 증가합니다.
또한 Cr0.18%를 함유한 35Mnb 강철의 담금질 가능한 원형 막대의 직경은 Cr0.02%를 함유한 강철보다 약 20mm 더 큽니다.
그림 3 Cr 함량이 경화성에 미치는 영향
Cr은 탄화물을 형성하는 능력이 있기 때문에 가열 온도를 높이고 가열 시간을 늘려야 하므로 유도 경화에는 적합하지 않습니다.
제강 공정에서 주석의 높은 융점으로 인해 주조 및 응고 전에 액체상에서 침전됩니다. 이로 인해 액체에 주석 입자가 형성되며, 그 크기는 일반적으로 2~10μm입니다.
이러한 입자는 정사각형, 마름모 또는 삼각형 모양이며(그림 6 참조), 매우 높은 경도(1000V 이상)를 나타냅니다(BN과는 다름).
그림 4와 그림 5에서 볼 수 있듯이 이러한 입자는 어떤 처리 방법으로도 변경할 수 없으며 고온의 고용체 용액으로도 용해되지 않습니다. 또한 충격 에너지가 크게 분산됩니다.
그림 4 주석광 현미경으로 관찰한 모습
그림 5 전자 현미경으로 관찰한 주석의 모습
그림 6 전자 현미경으로 BN을 관찰한 모습
그림 7은 1400℃, 1450℃ 및 1500℃에서 액체 철의 용해도 제품 곡선입니다;
그림과 같이 응고가 시작될 때 용융강의 온도가 1500℃일 때 강철에 80ppm의 N과 0.043% 이상의 Ti가 존재하면 액체 및 주석 침전이 발생합니다. 마찬가지로 강철의 N 함량이 40ppm이고 Ti 함량이 0.086%를 초과하면 액체 및 주석 침전이 발생합니다.
수상돌기 용강의 최종 응고 온도가 1400℃인 경우, N이 80ppm, Ti가 0.012% 이상이면 액체 및 주석 침전이 발생합니다. 또한 강철의 N 함량이 40ppm이고 Ti 함량이 0.024%를 초과하면 액체 및 주석 침전이 발생합니다.
그림 7 주석 용해도 제품 곡선
액상 주석의 발생을 방지하려면 강철의 Ti와 N 함량을 적절히 조절하는 것이 중요합니다. 이렇게 하면 응고 중 리퀴더스 주석의 침전을 억제하고 주조 중 냉각 속도를 높여 최종 응고된 용강의 침전을 줄일 수 있습니다. 냉각 속도를 가속화하면 침전이 동적으로 발생할 시간이 충분하지 않습니다.
액체 철에서 주석의 용해도 곱을 계산한 결과, 제련 및 주입 중 최종 응고 온도는 약 1495°C이며 주석의 평형 용해도 곱은 0.00302로 나타났습니다.
N 함량이 80ppm으로 제어되는 경우 최종 응고 온도에서 액체 철에 용해될 수 있는 최대 주석의 양은 0.0413%입니다. 주석의 액체 침전을 방지하려면 화학 성분의 Ti 함량이 0.0413% 이하여야 합니다.
질소 함량이 60ppm으로 제어되는 경우 최종 응고 온도에서 액체 철에 용해될 수 있는 최대 T 함량은 0.05%입니다. 액상 주석을 생성하지 않으려면 강철 화학 성분의 설계 Ti 함량이 ≤ 0.05%여야 합니다.
35MnB 강철의 유효 B 함량을 높이려면 강철의 N 함량을 60ppm 이하로 줄여야 합니다.
주석의 액상 침전이 6㎛를 초과하면 재료의 피로 수명이 크게 줄어들고 인성에 영향을 미칠 수 있습니다. 6μm를 초과하면 알루미늄으로 판단해야 합니다.2O3 부서지기 쉬운 포함.
주석, 알루미늄과 같은 함유물2O3, MgO - Al2O3및 Cao - Al2O3는 단단하고 부서지기 쉬우며 변형 온도에서 가소성을 갖지 않습니다. 변형 중에 신체 구조에서 쉽게 분리되어 연속성이 손상됩니다. 심한 경우 변형되지 않은 인클루전 가장자리에 균열이나 충치가 나타날 수 있습니다.
서비스에서 스트레스를 번갈아 가며 받으면 쉽게 스트레스가 집중되어 금속 피로의 원인이 될 수 있습니다.
Good 재료 구성 제어는 재료 성능을 보장하는 데 필수적입니다. 용융 시 35MnB 소재에 권장되는 구성(중량 백분율)은 다음과 같습니다:
| 등급 | 35MnB |
| C | 0.32-0.36 |
| Si | 0.15-0.35 |
| Mn | 1.1-1.4 |
| P | ≤0.025 |
| S | 0.025 |
| Cr | 0.15-0.25 |
| Ni | 0.2 |
| Cu | 0.25 |
| B | 0.0005-0.003 |
| Al | 0.015-0.045 |
| Ti | ≤0.05 |
| Mo | ≤0.05 |
| 【H】 | ≤2ppm |
| 【O】 | ≤18ppm |
| 【N】 | ≤60ppm |
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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