우리나라의 금형재료 개발에 대해 간략히 소개합니다. 아시는 것이 있으면 빠른 시일 내에 회신해 주시기 바랍니다.

1950년대 우리나라 금형에 사용되는 강재는 모두 외국 강종을 카피했다. 1960년대에는 원자재 절약과 블랭크 정밀도 향상을 위해 절삭기술과 정밀성형기술이 급속히 발전하여 생산효율을 높이기 위해 고효율의 압력가공장비가 많이 사용되었고, 단조해머는 점차 프레스로 대체되었다. 원래 금형강의 성능은 서비스 조건의 고성능 요구 사항을 충족할 수 없는 경우가 많으며 이는 금형의 수명과 새로운 압력 가공 기술 및 장비의 홍보 및 적용에 영향을 미칩니다. 1970년대 후반에는 정밀 및 대형 엔지니어링 플라스틱 제품의 사용이 증가하고 플라스틱 금형강에 대한 수요가 급격히 증가하여 플라스틱 금형강의 성능에 대한 새로운 요구 사항이 제시되었습니다. 당시 우리나라에는 플라스틱 금형이 있었습니다.

1960년대 이후 중국 과학기술 종사자들은 관련 국가 부처와 위원회의 지원을 받아 국가적 조건에 따라 많은 새로운 금형강을 개발해 왔으며 그중 일부는 우수한 성능과 더 나은 공정 성능을 가지고 있습니다. 금형 제조 및 사용 장치를 환영합니다. 이 기간 동안 일반적으로 사용되는 일부 외국 강종도 도입되었으며 일부는 생산 시험을 통과하고 좋은 결과를 얻었습니다. 사용 효과가 더 나은 일부 냉간 금형강과 열간 금형강에 대해 관련 부서에서는 비교 성능 테스트 연구를 조직하고 선택 및 적용에 대한 제안을 제시했습니다. 높은 내마모성 및 장수명 금형의 요구를 충족시키기 위해 우리나라의 초경합금은 1950년대 후반에 급속히 발전했으며 동시에 다양한 강결합 초경합금도 개발되어 좋은 결과를 얻었습니다. 금형으로 사용할 때.

이 기사는 냉간 금형강, 열간 금형강, 플라스틱 금형강, 초경합금 및 강결합 초경합금, 금형 열처리, 전망 및 제안의 6개 부분으로 구성됩니다.

냉간 가공 금형강

현재 우리나라에서 일반적으로 사용되는 냉간 가공 금형강은 저합금 공구강 CrWMn, 고탄소 고크롬 공구강 등 여전히 오래된 강종입니다. Cr12MoV 및 Cr12. CrWMn 강은 적절한 경화성과 내마모성을 가지며 열처리 변형이 적습니다. 그러나 단조 후 CrWMn 강은 냉각 속도를 엄격하게 제어하고 적절한 열처리를 사용하여 탄화물을 균일하고 미세하게 만들고 매트릭스에 분산시켜야 합니다. , 네트워크 탄화물을 형성하기 쉽고 사용 중에 금형의 치핑 및 균열을 유발합니다. 고탄소, 고크롬 공구강은 내마모성이 높으나 탄화물 편석이 심하여 변형의 방향성과 강도, 인성이 저하됩니다. 분리 정도는 반복적인 전복을 통해 어느 정도 개선될 수 있습니다.

1981년 우리나라는 국제적으로 통용되는 고탄소, 고크롬 공구강 D2(Cr12Mo1V1)를 출시했다. Cr12MoV 강철과 비교하여 D2 강철의 탄화물 편석은 Cr12MoV에 비해 약간 향상되었으며 강도와 인성은 D2 강철로 만든 금형의 수명도 다양한 정도로 향상되었습니다. 고속도강(주로 W6Mo5Cr4V2 및 W18Cr4V)은 내마모성과 강도가 높아 금형 제작에 자주 사용되지만 인성은 복잡하고 대규모이며 충격 하중을 받는 금형의 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

이러한 유형의 강철의 강도와 인성을 향상시키기 위해 우리나라에서는 다음과 같은 몇 가지 새로운 냉간 가공 금형강을 개발했습니다.

1 저합금 냉간 가공 금형강

이 유형의 강철의 주요 특징은 우수한 장인 정신, 낮은 담금질 온도, 작은 열처리 변형, 우수한 강도 및 인성, 적절한 내마모성입니다. GD(6CrMnNiMoVSi), 7CrSiMnMoV(약어로 CH), DS강 등 GD 강은 치핑 및 파손되기 쉽고 수명이 긴 콜드 스탬핑 금형을 만드는 데 사용됩니다. CH강의 조성은 일본의 SX105V강과 동일하며, 자동차 및 기타 생산 라인의 금형 부품 제작에 자주 사용되는 화염 담금질강으로, 화염 담금질 시 금형 가장자리 절단면이 가열되고, 경화층 아래의 인성이 높기 때문에 기본 몸체가 라이너로 사용되므로 금형의 수명이 길어집니다. DS강은 일반적으로 사용되는 고인성 블레이드용 공구강인 6CrW2Si보다 충격 인성이 훨씬 우수한 충격 냉간 가공 금형강입니다.

2 매트릭스강

매트릭스강은 일반적으로 고속도강의 담금질 조직에 있어서 매트릭스 화학조성과 조성이 동일한 강을 말한다. 1970년대 초 미국과 일본에서는 M2 및 M36 고속도강의 모체에 해당하는 VascoMA, VascoMatrixI 및 MOD2 등급의 모체강을 연구했지만 널리 사용되지는 않았습니다. 우리나라는 65Cr4W3Mo2VNb(약칭 65Nb), 65W8Cr4VTi(약칭 LM1), 65Cr5Mo3W2VSiTi(약칭 LM2)강 등 일부 기초강을 개발했다. 이러한 매트릭스 강의 주요 특징은 탄소 함량이 매트릭스보다 약간 높아서 1차 탄화물의 양을 늘리고 내마모성을 향상시키는 것입니다. 또한 소량의 강력한 탄화물 형성 원소인 니오븀 또는 티타늄을 첨가하여 합금을 형성합니다. 비교적 안정적인 탄화물로 담금질 및 가열 시 결정립의 성장을 방지하고 강의 가공성을 향상시킵니다. 이 유형의 모재는 냉간 압출, 후판 냉간 펀칭, 냉간 압조 및 기타 금형 제작에 널리 사용되어 왔으며 특히 변형이 어려운 재료의 크고 복잡한 금형에 적합합니다. 철금속용 금형.

3 인성이 더 높은 내마모 냉간 금형강

Cr12 냉간 금형강의 탄화물 편석을 개선하기 위해 인성을 향상시키고 내마모성을 더욱 높입니다. 철강, 우리나라는 많은 연구 작업을 수행했으며 LD, ER5 및 GM 철강과 같은 많은 새로운 철강 유형을 개발했습니다. 이들 강에서는 탄화물 편석성을 향상시키기 위해 크롬 함량을 적절히 감소시키고, 2차 경화 능력을 높이고 내마모성을 향상시키기 위해 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐 함량을 증가시킨다.

Cr12 냉간 가공 금형강과 비교하여 이 유형의 강철은 탄화물 편석이 향상되고 인성이 더 높습니다. 이 유형의 강철은 Cr12 냉간 가공 금형강보다 내마모성이 우수하므로 생산된 금형의 수명이 길고 고속 펀치 및 멀티 스테이션 펀치에 사용하기에 더 적합합니다.

열간 금형강

우리나라에서 일반적으로 사용되는 열간 금형강은 5CrMnMo, 5CrNiMo 및 3Cr2W8V 강철입니다.

5CrNiMo강은 주로 대형 및 중형 단조 금형에 사용됩니다. 그러나 담금질성이 충분히 높지 않고, 템퍼링 안정성도 높지 않으며, 그 성능은 대단면 단조 금형의 성능 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 3Cr2W8V 강은 철 및 비철 금속의 열간 압출 금형과 Cu 및 Al 합금의 다이캐스팅 금형으로 널리 사용됩니다. 이러한 종류의 강철은 열 안정성이 높으며 최대 650°C의 온도에서 사용할 수 있습니다. 그러나 텅스텐 열간 금형 강철은 열전도율이 낮고 열 피로 저항성이 낮습니다.

1980년대 초 우리나라에서는 해외에서 흔히 사용되는 크롬계 열간 금형강 H13(4Cr5MoSiV1)을 출시했는데, H13강은 냉간 및 열피로 특성이 좋아 3Cr2W8V강을 대체할 수 있다. 작동 온도가 600°C를 초과하지 않아 금형 수명이 크게 향상되어 H13 강철이 급속히 홍보 및 적용되었으며 생산량이 3Cr2W8V 강철을 초과했습니다.

새로운 압력 처리 기술과 새로운 장비의 강도, 인성 및 열 안정성 측면에서 금형강에 대한 더 높은 요구 사항에 적응하기 위해 우리나라에서는 주로 새로운 열간 가공 금형강을 개발했습니다. 포함:

1 열간 단조 금형강

1980년대 중국에서는 5CrNiMo 강의 경화성이 대형 해머 단조 요구 사항을 충족할 수 없다는 문제를 고려하여 금형 및 사용온도가 500°C를 넘지 않도록 국내 외장강판에 대한 많은 분석, 비교, 연구가 진행되어 왔습니다. 연구 결과에 따르면 유사한 외국산 5CrNiMoV강의 Cr, Ni, Mo 함량이 국내 5CrNiMo강보다 높고 V가 소량 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 담금질성 및 템퍼링 안정성이 국내 5CrNiMo강보다 높으므로 권장됩니다. 크고 복잡하며 견고한 해머 단조 금형을 만드는 데 사용되는 5CrNiMoV 강철을 사용합니다.

대형 열간 단조 금형강인 5Cr2NiMoVSi와 45Cr2NiMoVSi강도 중국에서 개발돼 널리 사용되고 있다. 5CrNiMo강과 비교하여 이들 강의 탄소 함량은 약간 낮고 Cr 및 Mo 함량은 증가되었으며 적절한 V 및 Si가 첨가되어 경화성과 열 안정성이 높습니다. 45Cr2NiMoVSi 강철의 탄소 및 실리콘 함량은 5Cr2NiMoVSi 강철의 탄소 및 실리콘 함량보다 약간 낮으므로 해머 단조 금형에 더 적합합니다. 이러한 종류의 강은 4000t 이상의 기계식 프레스용 단조 금형과 3t 이상의 단조 해머 금형 제작에 사용됩니다. 수명은 5CrNiMo 및 5CrNiMoV보다 0.5~1.5배 더 깁니다. 3Cr2MoWVNi강도 우리나라에서 개발된 열간단조 금형강으로 수명이 길다.

2 열간압출용 금형강

H13은 국내외에서 널리 사용되는 열간가공 금형강으로 사용온도 600°C 이하에서 내열피로성이 우수합니다. . 열간 압출 금형 및 알루미늄 합금 다이캐스팅 금형으로 사용되는 성능은 상대적으로 긴 수명을 제공합니다. 그러나 H13강은 사이즈 효과가 크다. 해외에서는 사이즈 효과를 향상시키고 Cr과 Mo의 조성 편석을 줄이기 위해 노외 정련, 고온 확산 어닐링, 등방성 단조 등의 공정을 사용한다. 중국에서는 일렉트로슬래그 재용해 등의 공정이 주로 사용된다.

우리나라는 열간압출에 적합한 강도와 인성이 우수하고 열안정성이 우수한 열간가공 금형강을 많이 개발해 왔다. 일부 강철은 외국 몰리브덴 기반 3Cr3Mo3V 강철 및 크롬 기반 H13 강철을 기반으로 개발되었으며 HMI(3Cr3Mo3W2V), TM(4Cr3Mo2WMnVNb), Y4(4Cr3Mo2MnVB), Y10(4Cr5Mo2SiV1)과 같은 합금 특성을 가지고 있습니다. HD2(4Cr3Mo2VNiNbB), 012Al(5Cr4Mo3SiMnVAl) 및 기타 강. 이 강은 우수한 강도와 인성을 유지하면서 높은 열 안정성을 가지고 있어 열간 압출 금형, 정밀 단조 금형, 비철 금속 다이캐스팅 금형 등을 만드는 데 사용되며 사용 효과가 좋습니다.

우리나라는 관련 부서에서 일부 연구 단위와 사용자 단위를 구성하여 국내외 적용 및 신규 개발 열간 금형강 27개를 선택하여 기본 기계적 특성, 공정 특성 및 사용성 비교를 테스트하고 테스트했습니다. , 다양한 열간 가공 금형에 대한 재료 선택 기준 제안.

플라스틱 금형강

플라스틱 성형 금형의 생산량은 금형 산업 전체 생산량에서 1위를 차지했습니다. 중국에는 플라스틱 금형에 사용되는 특수강이 없었습니다. 최근에는 플라스틱 금형용 외국강을 도입하면서 새로운 플라스틱 금형용 특수강을 독자적으로 연구 개발해 왔습니다.

1 프리하든 플라스틱 금형강

제강 공장에서 완전 단조 후 모듈화한 후, 필요한 경도로 예열 처리한 강철입니다(일반적으로 30~35RHC로 사전 경화되어 단위 모델링에 사용할 수 있습니다. P20(예: 3Cr2Mo)은 해외에서 가장 널리 사용되는 프리하든 플라스틱 금형강입니다. 이는 우리나라의 합금 공구강 표준에 포함되었으며 1980년대부터 우리나라의 일부 공장에서 널리 사용되었습니다. 718은 스웨덴에서 생산되는 변성 P20강으로, 담금질 및 템퍼링 후 경도가 균일하여 우리나라에서도 널리 사용되고 있습니다.

2 이절삭 프리하든강

프리하든 플라스틱 금형강의 절삭 성능을 향상시키기 위해 이지커팅 요소를 추가할 수 있습니다. 미국, 일본, 독일은 모두 일부 쾌삭 프리하든강을 개발했습니다.

외국 쾌삭 프리하든강은 주로 S계열이 있으나, S-Se계열, Ca계열도 포함됩니다. 그러나 Se는 더 비쌉니다. S계 쾌삭강의 이방성은 상대적으로 크고, 단면적이 증가할수록 황화물의 편석은 더욱 심각해진다.

우리나라에서는 8Cr2MnWMoVS(8Cr2S) 및 S-Ca 복합 이절삭 플라스틱 금형강 5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)와 같은 황 함유 이절삭 프리하든 플라스틱 금형강을 개발했습니다. 5NiSCa 강철은 S-Ca 복합 쾌삭 시스템과 용사 야금 기술을 사용하여 황화물의 형태와 분포 및 강철의 이방성을 개선합니다. 황화물의 분포는 큰 단면에서 여전히 상대적으로 균일합니다. 5NiSCa강은 경화성과 경면경마성이 우수하며, 금형경도가 35~45HRC이면 다양한 가공이 원활하게 이루어집니다.

3 비담금질 및 템퍼링 플라스틱 금형강

이런 종류의 강철은 일정 처리를 거치지 않으며 단조 및 압연 후에 사전 경화 경도에 도달할 수 있어 에너지 절약에 유리합니다. , 비용 절감 및 생산주기 단축. 우리나라에서 개발된 이러한 유형의 강철에는 플라스틱 금형 및 고무 금형을 만드는 데 사용할 수 있는 중탄소망간붕소 공냉식 베이나이트강, 비급냉 및 템퍼링 플라스틱 금형강 2Mn2CrVTiSCaRe(FT), S, Ca 및 강에 Re를 첨가하여 S-Ca 복합쾌삭강에 비해 절삭성이 우수하며, 저탄소 MnMoVB 비조질 베이나이트 대면적 플라스틱 금형강(B30)에 S, Ca를 첨가합니다. 쾌삭 요소로서의 강철, 산업 시험 생산은 400mm 두께 슬래브의 경도가 열간 압연 후 공냉식이며 단면을 따라 상대적으로 균일하다는 것을 보여줍니다.

4 시효경화강

우리나라에서는 여러 가지 저니켈 시효경화강을 개발했습니다. 금속간 화합물을 침전시키며, 열처리 후 변형이 매우 작습니다. 시효경화강은 고정밀 플라스틱 금형, 투명 플라스틱 금형 등을 만드는 데 적합합니다.

이 유형의 강철에는 25CrNi3MoAl, 10Ni3Mn2AlCu(PMS) 및 06Ni6CrMoVTiAl 강철이 포함됩니다. 담금질 및 템퍼링 후, 이 강철은 20~30HRC의 경도를 가지며 시효 후 경도는 38~42HRC에 도달할 수 있습니다.

5 내식성 플라스틱 금형강

플라스틱 제품이 화학적으로 부식성 플라스틱을 원료로 사용하는 경우 금형에는 일반적으로 내식성이 있어야 합니다. 더 나은 내마모성을 요구합니다. 일반적으로 사용되는 강종은 4Cr13(420), 9Cr18 및 17-4PH입니다. PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)은 우리나라에서 개발된 내식성 플라스틱 금형강으로 종합적인 기계적 성질과 내식성이 우수합니다.

초경합금 및 강결합 초경합금

초경합금은 분말 야금법으로 제조되는 복합 재료의 일종입니다. 초경은 경도가 높고 내마모성이 좋으며 탄성률이 높고 작동 온도가 높습니다. 특정 금형을 만드는 데 사용되면 금형의 수명이 여러 배 또는 수십 배 늘어날 수 있습니다. 그러나 초경합금은 부서지기 쉽고 굽힘 강도와 인성이 낮고 가공이 불가능합니다. 금형 재료로서 초경합금은 높은 충격력을 받지 않는 신선 금형, 냉간 압출 및 냉간 펀칭 금형에 주로 사용됩니다. 현재 우리나라에서는 다양한 등급의 초경합금을 생산할 수 있으며 이는 기본적으로 국내 시장의 수요를 충족시킬 수 있습니다.

집적 회로 기판 드릴링용 마이크로 드릴, 컴퓨터용 도트 매트릭스 인쇄 핀, 정밀 도구 및 금형 등을 제조하는 요구를 충족하기 위해 최근 몇 년 동안 여러 국가에서 일부 미세 결정(WC)을 개발했습니다. 1 미크론보다 작은 입자) 및 초미립자 초경합금 (WC 입자는 0.6 미크론 미만). 전통적인 초경합금에서 WC 입자 크기는 1.3 ~ 1.5 미크론입니다. 초미세립 초경합금은 기존 초경합금의 많은 단점을 보완하고 적용 범위를 확대하며 내마모성 및 내충격성 금형 제조에서 좋은 결과를 얻었습니다. 우리나라의 일부 연구 단위와 초경합금 공장에서는 다양한 브랜드의 미결정 초경합금과 초미립 초경합금을 개발했습니다. 고성능 초미세립 초경합금의 개발은 초경합금 연구에서 여전히 뜨거운 자리입니다.

강철결합 초경합금은 경질상인 탄화물과 결합상인 강철로 구성된 복합재료이다. 강철 결합 초경합금은 내마모성이 우수하고 일반적으로 초경합금보다 강도와 인성이 높으며 열처리성, 기계 가공성, 단조성 및 용접성과 같은 가공 특성을 갖습니다. 금형은 강철 결합 초경의 주요 응용 분야입니다. 우리나라는 1960년대부터 이 소재를 개발하기 시작하여 다양한 등급의 강결합 초경을 개발하여 금형용 강결합 초경합금으로 사용하고 있으며, 경질상은 주로 TiC, WC를 사용하고 있으며, 강재의 매트릭스를 주로 사용하고 있다. 저합금 크롬을 사용합니다. TiC 시리즈 GT35, R5, D1, T1 및 WC 시리즈 TLMW50, GW50, GJW50과 같은 중간 및 고합금 공구강 또는 고속도강. 강철 결합 초경은 냉간 헤딩 다이, 압출 다이, 드로잉 다이, 블랭킹 다이, 와이어 드로잉 다이, 열간 헤딩 다이 등을 만드는 데 사용되었습니다.

1970년대에는 분말야금 기술의 발전과 열간정수압성형의 적용으로 강도, 인성, 연삭성, 등방성 등이 주요 특징인 무편석 분말 고속강이 생산·사용되기 시작했다. , 열처리 가공성은 일반 고속도 강보다 우수하고 수명이 비교적 길다. 향후 이 기술을 활용해 기존 공정으로는 생산할 수 없는 고탄소, 고바나듐, 고내마모성 냉간 금형강을 생산할 예정이다. 인성. 제작된 금형의 수명은 일부 탄화물 합금과 비슷합니다. 해외에서는 다양한 브랜드의 분말 야금 고내마모성 냉간 금형강이 생산되고 있지만 중국에서는 아직 연구가 거의 없습니다.