1. 3세대에 걸친 내마모성 소재-
내마모성-부품 - 화력 발전, 시멘트, 철광석 및 알루미나 공장에 사용되는 밀 라이너, 연삭 볼 및 분쇄기 부품 -은 세 가지 연속 금속 재료 제품군으로 제조됩니다.
고-망간 오스테나이트강(1세대). 주조 상태에서 구조는 결정립 경계에 탄화물 네트워크가 있는 오스테나이트입니다. 약 1050도에서 수{3}}강화(용체화) 처리하면 탄화물이 용해되고 충격을 받으면 빠르게 경화되는-단상 오스테나이트 구조가 생성됩니다.
저-합금 내마모성-강(2세대). 주로 다른 원소가 소량 첨가된 Cr-Mo 시스템으로 마르텐사이트, 베이나이트, 오스테나이트-베이나이트 이중 또는 마르텐사이트-베이나이트 이중 등급으로 공급됩니다.
내마모성-합금 주철(3세대). 일반 백주철, 니켈-크롬(Ni{2}}경질형) 철, 고-크롬 백주철로 구분됩니다. 후자의 두 개는 단단한 매트릭스에 단단한 탄화물이 있기 때문에 가장 널리 적용됩니다.
2. 담금질 매체가 중요한 이유
고-합금강, 중-합금강 및 내마모성-주철의 경우 연삭 볼부터 라이너 플레이트까지 - 제품군 -에 따라 담금질 매체의 선택이 결정됩니다. 너무 천천히 냉각되는 매체는 완전한 경도에 도달하지 못할 수 있습니다. 너무 빨리 냉각되는 것은 고-탄소 구성 요소를 깨뜨리는 열 및 변형 응력을 생성합니다. 이것이 바로 담금질에 대한 기술적 요구 사항이 전문적인 담금질 및 냉각 매체 공급업체에 명시되는 이유입니다.
3. 기름을 대체할 수 있는-수용성 폴리머 냉각제
환경에 대한 인식이 높아지고 배출 규제가 강화되면서 특히 내마모성 재료의 경우 오일 냉각제를 수용성 폴리머 매체로 성공적으로 대체하게 되었습니다.- "기름 대신 물" 실험을 통해 폴리머 냉각제의 사용이 확대되고 생산 비용이 절감되며 환경 규정 준수 목표가 충족되었습니다.
매우 엄격한 담금질 요구 사항의 경우 무기-소금 용액만이 충분한 냉각 능력을 제공합니다. 그러나 대부분의 생산 응용 분야에서는 수용성-폴리머가 사용됩니다. 그 메커니즘은 간단합니다. 높은 가공물 온도에서 폴리머는 끓는 용액으로부터 침전되어 표면에 필름을 형성합니다. 이 필름은 열 추출을 조절하고 욕조의 유효 냉각 용량을 낮추며 담금질 균열 위험을 줄입니다.
수용성{0}}고분자는 천연 고분자(구아검, 잔탄검), 반합성 고분자(카르복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스), 폴리(에틸렌 옥사이드)(PEO), 폴리아크릴산나트륨(ACR) 및 폴리알킬렌 글리콜(PAG)과 같은 합성 고분자의 세 가지 소스 그룹으로 분류됩니다. 20세기 중반-부터 쉽게 구할 수 있는 거의 모든 수용성 폴리머가 문헌에서 평가되었지만 오늘날 상업적으로 확립된 제품군은 PAG, ACR(폴리아크릴레이트) 및 PVP의 세 가지뿐입니다.
4. PAG 퀸첸트
PAG는 에틸렌옥사이드(EO)와 프로필렌옥사이드(PO)의 공중합체입니다. 일반적인 수성 제제는 약 75% EO와 25% PO를 함유하고 대략 75도 이상의 역 용해도(운점)를 나타냅니다. 이 온도 이상에서는 PO 세그먼트와 물 사이의 수소 결합이 중단되고 폴리머가 뜨거운 가공물에 침전되어 생성된 필름이 냉각되는 속도가 느려집니다.
폴리에테르 주쇄는 선형이고 곁가지가 없기 때문에 열적, 화학적 안정성이 폴리아크릴아미드-형 폴리머보다 현저히 높습니다. 폴리에테르는 또한 음이온 중합에 의해 생성되는데, 이는 자유-라디칼 중합보다 분자량 분포가 더 좁습니다. 사용 중, 박테리아 성장을 방지하기 위해 농도가 제어되고 순환이 지속되는 올바르게 유지된 PAG 수조 -는 담금질 오일과 비교할 때 10년 이상 지속될 수 있습니다. 이것이 PAG가 가장 널리 사용되는 수용성 냉각제인 이유입니다.
PAG는 내마모성 재료에 한계가 있습니다. 그러나 PAG의 분자량은 좁은 범위 내에서만 제어할 수 있으며 초-고분자량- PAG는 아직 상업적으로 생산되지 않습니다. 결과적으로, PAG 조의 저온-냉각 속도는 -민감한 고-탄소 크롬 마모 재료 균열에 대해 상대적으로 빠르게 유지됩니다. PAG 농도를 높이면 300도에서의 냉각 속도가 대략 95도/s에서 40도/s로 낮아지지만, 더 이상 감소시키기 어렵고 농도가 매우 높으면 냉각 균일성이 손상됩니다.
5. ACR(폴리아크릴산나트륨) 냉각제
분자량이 수만으로 제한되는 상업용 PAG와 달리 상업용 폴리아크릴산 나트륨(ACR)은 분자량이 수백만 또는 수천만에 쉽게 도달합니다. 따라서 저농도- ACR 용액은 점도가 매우 높고 표면 장력이 크게 감소합니다. 표면 장력이 낮으면 용액의 임계 열 유속이 낮아지고 증기 필름이 안정화되어 필름 붕괴가 지연되고 초기 냉각 충격이 완화됩니다.
냉각-곡선 데이터는 고온 단계(500~800도) 전반에 걸쳐 ACR의 냉각 성능이-공기 냉각에 거의 근접함을 보여줍니다. 이러한 온화한 고온-온도 동작은 담금질 - 변태와 열 응력이 최고조에 달하는 온도 범위에서 약 700도 정도의 고-탄소 크롬 주철 부품의 열{7}}응력 균열을 크게 줄여줍니다.
6. 올바른 매체 선택
고-망간강:물 강화는 경화 담금질이 아닌 용체화 처리입니다. - 완전 물 담금질은 오스테나이트 구조를 유지하는 데 사용됩니다.
저-합금 마르텐사이트 마모강:PAG 또는 패스트 오일; 왜곡을 제한하면서 소프트 스팟을 방지하기 위해 단면 두께에 맞춰 농도를 조정합니다.
고-탄소/고{1}}크롬 주철:고-분자량-ACR(또는 필름 안정성이 중요한 PVP)은 500~800도 단계를 부드럽게 하고 약 700도에서 균열을 줄입니다.
큰 라이너와 두꺼운 섹션:부품 형상, 경화성 및 목표 경도에 대해 냉각제 공급업체에 문의하십시오. 생산 전에 ISO 9950에 따른 냉각{0}}곡선 테스트를 통해 확인하세요.
담금질의 냉각{0}}곡선 평가는 표준화된 프로브 조건에서 산업용 담금질 매체의 냉각 거동을 특성화하는 ISO 9950(및 관련 ASTM D6482/D6200 방법)을 따릅니다.
7. 결론
고-탄소 내마모성-재료의 열처리는 용광로 사이클뿐만 아니라 담금질 매체에 의해 결정됩니다. 경제성과 안정성을 위한 수용성 폴리머 냉각제 - PAG, 균열을 위한 ACR-민감한 고-탄소 크롬 철, 필름 안정성이 가장 중요한 PVP - 이제 경도를 희생하거나 균열 위험 없이 "기름 대신 물" 대체를 허용합니다. 그라인딩 볼부터 밀 라이너에 이르기까지 모든 내마모성 제품의 경우 담금질 매체는 부품의 경화성, 단면 크기 및 균열 위험을 염두에 두고 선택해야 하며 표준화된 냉각 곡선 테스트를 통해 검증해야 합니다.
