Boron이 γ-Fe계 경면처리 합금의 연삭마모 거동에 미치는 영향

Abstract

오스테나이트 계 Fe-20Cr-2.4C-1.0Si-xB (x=0.0~4.0 wt.%) 경면처리(硬面處理, hardfacing) 합금의 연삭마모 거동에서 B(boron, 붕소)가 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 연삭마모 실험은 ASTM G-65 dry sand rubber wheel abrasive wear testing machine으로 수행하였다. B의 함량이 증가할수록, B 첨가 합금은 B-free 합금의 연삭마모 저항성보다 약 50 %까지 증가하였다. 또한, 연삭마모 저항성을 증가시키는 기구가 B 함량에 따라 변화되는 것을 관찰 할 수 있었다. B의 농도범위가 0.6 wt.%이하의 합금들의 연삭마모 저항 기구는, B의 첨가로 인한 오스테나이트 입계 크기의 미세화에 의해 야기되는 γ → α′ 으로의 변형유기 마르텐사이트 상변태의 발생 증가와 관련된다. B의 함량이 1.0 wt.% 이상의 농도 범위에서의 미세구조는 조대(coarse)하고, 취약(brittle)한 초정 붕화물(primary boride)과 미세한 공정상(eutectic phase)이 공존하는 과공정 구조(hypereutectic structure)로 변화되며, B의 함량이 증가 할수록 붕화물의 부피분율 또한 증가하였지만, 이들 석출물의 높은 분율로 인한 재료의 전체적인 취성 증가 및 기지상에서 석출물들의 spalling 현상으로 인하여 합금의 연삭마모 저항성의 증가에는 한계가 있는 것으로 보인다.; The effect of boron on the abrasive wear behavior of the austenitic Fe-20Cr-2.4C-1.0Si-xB (x=0.0~2.0 wt.%) hardfacing alloys was investigated. The abrasive wear test was conducted by using an ASTM G-65 dry sand rubber wheel abrasive wear testing machine. With increasing boron concentration, the abrasive wear resistance of the hardfacing alloys increased up to 50 % compared to that of boron free alloys. The mechanism for increasing abrasive wear resistance changed with boron concentration. In the boron concentration range below 0.6 wt.%, improvement of the abrasive wear resistance was associated with enhancement of strain-induced martensitic phase transformation (γ → α′) which is caused by the refinement of austenite grain size due to addition of boron. In the boron concentration range over 1.0 wt.%, microstructure changed into a hypereutectic structure which is consisted of coarse primary boride and fine eutectic phase. The volume fraction of boride increased with increasing boron concentration. However, wear resistance did not increase significantly in the present boron contents range up to 2.0 wt.%.