SKD61 열처리에 따른 금형의 치수 변화

안녕하세요, 앞전 글에서는 냉간 공구강 SKD11의 열처리에 따른 치수 변화에 대해 알아봤었는데, 이번에는 열간 공구강 SKD61 열간 공구강에 열처리에 따른 치수 변화에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

앞서 말씀드렸듯이, 열처리를 하게 되면 치수 변화는 불가피합니다. 그리고 대부분의 물체에서 고열 작업을 할 때는 변화가 생깁니다. 열처리는 martensite 변화에 따라 변화하고, 따라서 치수는 물론 변화합니다. SKD61의 금형의 경우, 열처리로 생성된 치수의 이질성을 파악하는 것이 중요하다. 먼저 크롬강 크기 변화에 바나듐 양을 관찰하고 그다음 대표적인 형태로 금변 속도를 변화시키는 과정을 확인하는 것이 중요합니다. 우선 크롬, 몰디브 강의 치수 변화에 미치는 바나듐량과 탄소량의 영향을 확인하고, 그다음 다수의 다이캐스트 금형에서의 치수 변화 상태를 확인해 보도록 하겠습니다.

 

[크롬, 몰디브강의 치수 변화에 미치는 바나듐, 탄소의 량]

 

크롬, 몰디브강은 바나듐이 증가할 때, 치수 변화는 직경 방향에서 큰 변화가 없으나, 길이방향(단신 방향)에서 직선으로 줄어들어 치수 변화의 이방성이 커집니다. 만약 바나듐이 없으면 양방향의 변화율이 같으며 이방성 또한 없습니다. 따라서 바나듐의 양이 많을수록 치수 변화의 이방성이 커지는 것을 확인할 수 있습니다. 그 이유는 바나듐량이 많을수록 편석 조직이 교대로 병렬되어 있습니다. 이 편석의 존재가. 열처리상태에서 치수 변화와 이방성 발생에 많은 원인이 됩니다.

 

반면 탄소량은 적을수록 이방성이 줄어듭니다. 탄소량이 많아질수록 길이 및 직경은 모두 팽창하지만 치수변화의 이방성은 감소하게 됩니다. 그 이유는 바나듐과는 반대로 탄소량이 증가할수록 앞에서 말씀드린 편석의 양이 적어지게 때문인데, 이 결과 치수 변화의 이방성 발생은 편석이 관여한다는 것을 알 수 있습니다.

 

[SKD61 금형의 치수변화]

 

앞전 냉간 공구강과 마찬가지로 SKD61종 또한 규격에 따라 열처리에 의한 치수 변형 차이가 있는데, 많이 쓰이는 규격으로 조사해 보겠습니다.

 

열처리현장에서 진공로로 열처리된 것을 확인하고 다이캐스트 금형의 길이 변화와 폭 변화를 실제 측정해본 결과, 길이가 수축하게 되면 폭은 팽창하고, 길이가 팽창하게 되면 폭이 수축하는 현상이 있다는 것을 알았습니다. 외경의 치수 변화는 상부가 하부보다 더 크게 발생하는 것을 확인하였습니다. 이것은 상부 쪽으로 갈수록 넓어지는데, 하부에 바닥이 있기 때문에 하부의 변형이 구속되기 때문인 것 같습니다. 그리고 열간 공구강 역시 치수 변화의 이방성이 확연하게 나타납니다.

 

SKD61 금형의 경우에는 열처리에 따라 소재가 단신 방향으로 수축 혹은 팽창하고 직각방향으로 반드시 커지는 것을 확인했습니다. 이처럼 열처리에 의해서 치수 변화가 이방성 방향으로 생기므로, 소재를 선택할 때 유의하셔야 할 것 같습니다.