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MARC
논문명/저자명
SCr420HB의 열처리 방식에 따른 재료특성 변화에 관한 연구 / 변재혁 인기도
발행사항
구미 : 금오공과대학교 대학원, 2013.8
청구기호
TD 629.89 -13-29
형태사항
vii, 96 p. ; 26 cm
자료실
전자자료
제어번호
KDMT1201348998
주기사항
학위논문(박사) -- 금오공과대학교 대학원, 지능기계공학과, 2013.8. 지도교수: 이종형
원문

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표제지

Abstract

목차

기호 설명 14

제1장 서론 15

1.1. 연구목적 15

1.2. 이론적 배경 18

1.2.1. 침탄의 종류와 특징 18

1.2.2. 가스침탄 21

1.2.3. 진공침탄 31

1.2.4. 강(steel)의 상(phase) 분류 37

1.2.5. 침탄후의 열적인 처리 42

1.2.6. 열처리 CAE(Computer Aided Engineering) 해석 47

제2장 실험 방법 51

2.1. 헬리컬 기어의 열처리 CAE 해석 51

2.1.1. SCr420HB 헬리컬 기어 형상 모델링 51

2.1.2. SCr420HB 헬리컬 기어 형상 Mesh 52

2.1.3. SCr420HB 헬리컬 기어 열처리 해석을 위한 물성치 53

2.2. 시험편제작 56

2.3. 인장시험 58

2.4. 각 시험편 열처리 59

2.4.1. 가스 침탄열처리 59

2.4.2. 진공 침탄열처리 62

2.5. 변형분석측정 시험 63

2.6. 경화깊이 측정시험 63

2.7. SEM(Scanning Electron Microscope) 분석 65

2.8. 미세조직 분석 66

2.9. 잔류오스테나이트 량 분석 66

제3장 실험 결과 68

3.1. 헬리컬 기어의 열처리 CAE 해석결과 68

3.1.1. SCr420HB 물성치 해석결과 68

3.1.2. 헬리컬기어 열처리 시뮬레이션 해석결과 72

3.2. 열전도 분석 결과 89

3.3. 변형분석결과 90

3.4. 기계적 성질분석결과 91

3.4.1. 유효 경화깊이 측정분석결과 91

3.4.2. 미세조직 분석결과 93

3.4.3. 인장시험 결과 96

3.4.4. SEM 분석결과 98

3.3.5. XRD를 이용한 잔류오스테나이트량 분석결과 104

제4장 결론 105

참고문헌 107

[표 1.1] Propane and butane gas metamorphic composition 23

[표 1.2] Gas generator type & drip feed type carburizing 31

[표 1.3] Tempering of phase change 44

[표 2.1] Finite elements for solution domain of helical gear 53

[표 2.2] Chemical composition of SCr420HB steel 56

[표 2.3] Specification of helical gear shaft 56

[표 2.4] Helical gear requirement 59

[표 2.5] Chemical composition of Salt 60

[표 3.1] Deformation simulations and compare the measured values 91

[표 3.2] A result of effective carburized depths 92

[표 3.3] A result of SCr420HB tensile test 97

[그림 1.1] Grain boundary corrosion 24

[그림 1.2] Relationship between gas carburizing time and effective depth of hardening 27

[그림 1.3] Equilibrium diagram and carburizing basics 33

[그림 1.4] Relationship between vacuum carburizing time and effective depth of hardening 34

[그림 1.5] TTT diagram of th steel 38

[그림 1.6] Addition necessary to correct the Ms temperature value derived from Steven any Haynes formula 40

[그림 1.7] Ms transformation temperature under the influence of carbon 41

[그림 1.8] Tempering temperature according to the carbide phase variation 45

[그림 1.9] Tempering time and temperature dependence of carbide precipitation 46

[그림 1.10] Dilatation under axial stress during transformation 49

[그림 2.1] CAE solver process 51

[그림 2.2] SCr420HB helical gear model 52

[그림 2.3] Mesh for solution domain of helical gear 53

[그림 2.4] Thermal conductivity meter 55

[그림 2.5] Scr420HB helical gear shaft 57

[그림 2.6] Dimensions of specimen 58

[그림 2.7] Universal testing machine 58

[그림 2.8] Gas carburizing-salt quenching process using carbon potential(C.P) 1.05 and 0.75 60

[그림 2.9] Gas carburized-oil quenching process using carbon potential(CP) 1.05 and 0.75 61

[그림 2.10] The typical vacuum carburizing process 62

[그림 2.11] Strain measurements using the universal gauge 63

[그림 2.12] Micro vickers hardness tester 63

[그림 2.13] Cutting method of helical gear 64

[그림 2.14] Osmium plasma coater 65

[그림 2.15] Field emission - scanning electron microscope (FE-SEM) 65

[그림 2.16] Optical microscope 66

[그림 2.17] XRD(X-Ray Diffractometer) 67

[그림 3.1] Phase change temperature 68

[그림 3.2] Thermal conductivity by temperature change 69

[그림 3.3] Tensile stress by temperature 69

[그림 3.4] True strain-true stress curve by temperature 70

[그림 3.5] TTT/CCT curve of SCr420HB 71

[그림 3.6] Carbon potential for the carburizing time 72

[그림 3.7] Carbon potential for the diffusion time 73

[그림 3.8] A result of oil cooling time temperature analysis 74

[그림 3.9] A result of salt quenching time temperature analysis 75

[그림 3.10] The internal temperature of simulation analysis results for the cooling time 76

[그림 3.11] Cooling system according to the time temperature graph analysis 77

[그림 3.12] Time for a change in hardness analysis 78

[그림 3.13] Cross-sectional helical gear 79

[그림 3.14] Hardness for the depth of the oil quenched simulation 80

[그림 3.15] Hardness for the depth of the salt quenched simulation 80

[그림 3.16] 5 points for hardness distribution in the cooling time 82

[그림 3.17] Result of stress-effective quenched simulation 83

[그림 3.18] Effective stresses in the surface of a helical gear oil cooling 84

[그림 3.19] Result of total deformation salt & oil quenched simulation 85

[그림 3.20] A result of oil cooling phase fraction solver 86

[그림 3.21] A result of salt cooling phase fraction solver 87

[그림 3.22] Helical Gear-phase fraction after heat treatment 88

[그림 3.23] Thermal conductivity by temperature change 89

[그림 3.24] Deformation measurement test results 90

[그림 3.25] Effective carburized depth graph 92

[그림 3.26] Analysis of the carburized layer uniformity 93

[그림 3.27] Microstructure of SCr420HB 93

[그림 3.28] Microstructure of salt quenched & tempering 94

[그림 3.29] Microstructure of oil quenched & tempering 95

[그림 3.30] Microstructure of vacuum carburized & tempering 96

[그림 3.31] Tensile stress test of SCr420HB 96

[그림 3.32] A graph of SCr420HB tensile test 98

[그림 3.33] Electron microscope analysis in Scr420HB 99

[그림 3.34] Electron microscopy analysis after heat treatment 100

[그림 3.35] SEM image of SCr 420HB fracture 101

[그림 3.36] SEM image of oil quenched fracture 102

[그림 3.37] SEM image of salt quenched fracture 103

[그림 3.38] SEM image of vacuum carburized fracture 103

[그림 3.39] X-ray diffraction of the carburized surface 104

수식 1.1. (제목없음) 20

수식 1.2. (제목없음) 20

수식 1.3. (제목없음) 20

수식 1.4. (제목없음) 20

수식 1.5. (제목없음) 20

수식 1.6. (제목없음) 20

수식 1.7. (제목없음) 21

수식 1.8. (제목없음) 22

수식 1.9. (제목없음) 22

수식 1.10. (제목없음) 25

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수식 1.18. (제목없음) 26

수식 1.19. (제목없음) 27

수식 1.20. (제목없음) 27

수식 1.21. (제목없음) 28

수식 1.22. (제목없음) 28

수식 1.23. (제목없음) 29

수식 1.24. (제목없음) 33

수식 1.25. (제목없음) 33

수식 1.26. (제목없음) 33

수식 1.27. (제목없음) 33

수식 1.28. (제목없음) 35

수식 1.29. (제목없음) 35

수식 1.30. (제목없음) 35

수식 1.31. (제목없음) 35

수식 1.32. (제목없음) 35

수식 1.33. (제목없음) 35

수식 1.34. (제목없음) 35

수식 1.35. (제목없음) 35

수식 1.36. (제목없음) 35

수식 1.37. (제목없음) 35

수식 1.38. (제목없음) 36

수식 1.39. (제목없음) 36

수식 1.40. (제목없음) 39

수식 1.41. (제목없음) 47

수식 1.42. (제목없음) 48

수식 1.43. (제목없음) 48

수식 1.44. (제목없음) 48

수식 1.45. (제목없음) 49

수식 1.46. (제목없음) 49

수식 1.47. (제목없음) 50

수식 1.48. (제목없음) 50

수식 2.1. (제목없음) 54

수식 2.2. (제목없음) 54

수식 2.3. (제목없음) 54

수식 2.4. (제목없음) 54

수식 2.5. (제목없음) 66

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 In this study, the carburizing heat treatment processes fot the SCr420HB helical gear have been analyzed through experiments and simulations. And the results have been compared to justify the simulation methods further to apply many other heat treatment process.

In order to decide the optimal carburizing heat treatment process, the optimal carburizing and diffusing time have been searched through simulations and further applied to all the experiments and simulations to obtain the best heat treatment process.

The result shows that gas carburizing yield better mechanical properties compared with the vacuum carburizing.

The effects of the salt quenching after the gas carburization have been proved to be the most effective in every aspect of the mechanical properties

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