질화 처리는 H13 열간 가공용 강 주조 금형의 표면 성능을 향상시킵니다. 질화층 두께, 표면 경도 및 취성은 LPDC, 중력 주조 및 CPC 대압 주조 금형에 대한 실질적인 이점을 종합적으로 결정합니다.
0.08~0.12 mm의 유효 질화층은 알루미늄 주조 환경에서 최적의 종합 성능을 제공합니다. 0.05 mm 미만의 층은 내마모성 개선 효과가 제한적이며, 0.15 mm를 초과하면 LPDC 주조 금형의 게이트 인서트에서 취성 위험이 높아집니다.
적정 질화 처리 후의 표면 경도는 HV 850~1050에 도달해야 합니다. 경도가 HV 800 미만일 경우 질화 효과가 불충분함을 나타내며, H13 열간 가공강 표면은 알루미늄 휠 중력 주조 금형 생산 시 여전히 알루미늄 합금에 의한 빠른 침식 현상을 겪습니다.
질화 처리는 완전한 담금질 및 템퍼링 열처리가 완료된 후에 수행되어야 합니다. 템퍼링 전에 질화 처리를 수행하면 금형의 전체 수명이 40 % 감소하며, 잔류 응력은 CPC 대압 주조 금형의 얇은 벽면 인서트에 조기 균열을 유발합니다.
Procast CAE 시뮬레이션으로는 질화층의 마모율을 직접 계산할 수 없습니다. 수명 증가는 실제 통계 데이터에 기반하며, 적절한 질화 처리를 통해 동일한 EV 구조 부품 금형 작업 조건에서 게이트 인서트의 수명을 38~44% 연장할 수 있습니다.
과도한 질화 처리는 취성 복합층을 형성합니다. 이 취성층은 열 사이클링 시 쉽게 박리되며, 박리된 파편이 캐비티로 떨어져 알루미늄 합금 주조품 내부에 내포물 결함이나 2차 주조 기공 결함을 유발합니다.
나사 구멍 및 결합면에는 국부적인 차폐 처리가 필요합니다. 조립 표면에 원치 않는 질화 처리가 이루어지면, 복합 다중 인서트 LPDC 주조 금형 어셈블리의 결합 간격이 증가하고 끼임 위험이 높아집니다.
질화 품질 검사는 단면 금속 조직 시료를 필요로 한다. 표면 경도 시험만으로는 중력 주조 금형의 중요 마모 부품에 대해 얇은 유효층과 취성 과질화층을 구별할 수 없다.
1,200~1,600회의 주조 사이클 후, 질화층은 마모가 심한 부위에서 점차 마모된다. CPC(대압력 주조) 금형을 사용하는 알루미늄 합금 주조 대량 생산의 경우, 캐비티 표면보다 게이트 영역에서 더 일찍 뚜렷한 마모가 나타난다.
표면 수리 후 재질화 처리를 수행할 수 있으나, 재질화 처리를 할 때마다 내부 잔류 응력이 증폭됩니다. 재질화 주기를 두 번 이상 반복하면 H13 열간 가공강 인서트의 열균열 발생 확률이 31 % 증가합니다.
질화 처리는 모재의 결함을 해결할 수 없습니다. H13 모재에 내부 흠이 포함된 경우, 질화 처리는 표면만 개선할 뿐이며, 주기적인 열 하중을 받는 알루미늄 휠 LPDC 주조 금형의 경우 모재에서 기인한 열균열은 여전히 확산될 것입니다.
조달 사양서에는 질화층 두께 범위, 표면 경도 범위 및 허용되지 않는 과취성 화합물층을 명확히 정의해야 합니다. 모호한 요구사항은 해외에서 조달한 전기차(EV) 구조용 부품 금형 세트의 질화 품질 불일치를 초래합니다.
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자주 묻는 질문
Q: H13 알루미늄 주조 금형 부품의 목표 질화층 두께는 얼마입니까?
A: 0.08~0.12 mm일 때 마모 저항성과 취성 방지 성능의 균형을 이룰 수 있습니다.
Q: 적격 H13 질화 처리 후 표면 HV 경도 목표치는 얼마입니까?
A: HV850~1050; 수치가 낮을수록 내마모성 향상 효과가 불충분함을 의미합니다.
Q: 열처리와 관련하여 질화 처리는 언제 진행해야 합니까?
A: 담금질-템퍼링 후 완료되어야 합니다. 템퍼링 전 질화 처리는 수명을 40 % 단축시킵니다.
Q: H13 금형강 인서트를 과도하게 질화 처리할 경우 어떤 위험이 발생합니까?
A: 취성층 박리 현상으로 인해 주조물에 내포물이나 주조 기공 결함이 발생할 수 있습니다.
Q: H13 인서트 하나당 권장되는 재질화 주기는 몇 회입니까?
A: 재질화 주기는 2회 이상 피해야 하며, 이를 초과할 경우 균열 발생 위험이 31% 증가합니다.
Q: 질화 처리를 통해 H13 열간 가공강 내부의 모재 결함을 해결할 수 있습니까?
A: 아니요, 질화 처리는 표면층만 변형시킬 뿐이며, 모재 결함은 여전히 확산됩니다.
Q: 경도 시험 외에도 질화층의 품질을 신뢰성 있게 판단하려면 어떻게 해야 합니까?
A: 금속 조직 단면 검사를 통해 실제 유효 질화층 상태를 평가할 수 있습니다.
