Surface hardening treatments, such as using the high-frequency induction hardening method, are widely used to increase the fatigue life and prevent the failure of materials by locally increasing the surface hardness. This method, in particular, brings an improvement in static strength by compressive residual surface stress due to the hardening. In this study, the mechanical properties of high-frequency induction hardened SCM440 steel were investigated. These results were also compared with those for base metal and a Q/T (tempering after quenching) treatment specimen. The test results showed that partially high-frequency induction hardened SCM440 steel specimens were more improved in static strength, surface hardness, fatigue limit, and anti-wear than the base metal and Q/T treatment specimens. In particular, the fatigue limit of the high-frequency induction hardened SCM440 steel increased by more than about 52% compared to that of base metal and by about 25% compared to that of the Q/T specimen.
본 연구에서는 전자기-열 연동 모사를 기반으로 한 고주파 유도경화 해석방법을 제안하였다. 고주파 유도가열 해석 시 온도에 따른 재료의 물성치 변화 및 냉각 요소를 고려한 유한요소해석 및 이를 S45C 시편을 이용한 고주파 유도경화 실험결과와 비교하였다. S45C 시편을 마이크로 비커스를 사용하여 경도를 측정하여 경화깊이를 확인하였고 이를 유한요소해석 결과와 비교하였다. 고주파 유도가열 해석결과 온도는 S45C의 A2변태점인 $750^{\circ}C$도 이상 가열되었으며, 급랭 시 $200^{\circ}C$이하였다. 유한요소해석결과와 실험에 의한 경화깊이 차이는 0.2mm 수준인 것을 확인할 수 있었다.
An high frequency induction hardening technology of vehicle body press-formed of thin sheet steel has been developed to increase the strength of vehicle body parts locally by high frequency induction heating, thereby eliminating the need for reinforcements. And this technique for increasing the tensile strength of sheet steel was practically applied to the front floor cross member and center pillar reinforcement of a passenger car. The side impact behavior has been investigated when induction hardening technology is applied to the conventional low-carbon steel and weight reduction of an automotive body is expected. In this paper, basic experiments were performed for the hat-shaped specimen under high frequency induction heating process. Martensitic transformation was found in the heating zone through microscopic observation which showed higher hardness. In addition, the hardness and strength of the center-pillar specimen made of boron steel increased remarkably by high frequency induction heating.
The earn shaft is very important for the safety of automobiles. The earn shaft needs a surface hardening process by high frequency induction to have both strength and toughness. It is required for safety of automobile to consider how the characteristics of tensile strength and toughness are changed according to the condition of surface hardness. In this study, we prepared surface hardened SM53C which is used as cam shaft materials. We examined the tensile strengths according to the depth of surface hardening and the effect of tempering. We also investigated the fracture toughnesses according to the depth of surface hardening(1mm, 2mm).
We fabricated flanged outer races for wheel bearing units using 0.52%C clean steels, and then characterized and studied the transformation behavior. The outer races produced by hot forging and high frequency induction hardening in this study were analyzed through microstructural characterization using OM, SEM, TEM, and X-ray diffractometer and their microhardness depth profiles of the raceway contacted by balls were measured using MVH tester. The surface hardened layers with a uniform hardness profile in the raceway consisting of very fine martensite with sub-micron sized retained austenite could be formed for very short time during high frequency induction hardening after hot forging. The very fine martensite may be transformed on rapid cooling, from the inhomogeneous austenite nucleated on rapid heating in small particles of pearlitic cementite fragmentated by hot forging. On the other hand the sub-micron sized retained austenite may be chemically stabilized due to their extremely small size, from the small austenite nucleated at the grain boundaries.
Recently, with the high performance and efficiency of machine, there have been required the multi-functions in various machine parts, such as the heat resistance, the abrasion resistance and the stress resistance as well as the strength. Fatigue crack growth tests were carried out to investigate the fatigue characteristics of high carbon steel (SM53C) experienced by high-frequency induction treatment. The influence of high-frequency induction treatment on fatigue limit was experimentally examined with the specialfocus on the variation of surface microstructure and the fatigue crack initiation and propagation through fractography. Also, the shape of hardening depth, hardened structure, hardness, and fatigue-fracture characteristics of SM53C composed by carbon steel are also investigated.
Recently, with the high performance and efficiency of machine, there have been required the multi-functions in various machine parts, such as the heat resistance, the abrasion resistance and the stress resistance as well as the strength. Fatigue crack growth tests were carried out to investigate the fatigue characteristics of high carbon steel (SM53C) experienced by high-frequency induction treatment. The Cam nose part of the Automobile's Cam shaft is strongly bumped with rocker arm or valve-lift. Therefore abnormal wear such as unfair wear and early wear occur in the surface. This abnormal wear causes a defect that bad timing open and close actions of the engine valve happen in the combustion chamber so the fuel gas will be combustion imperfect. Therefore, the cam shaft demands high hardness and wear resistance. In this study, high frequency heat treatment has been accomplished while wear test for material SM53C.
신뢰성 및 반복성을 포함한 장점을 갖고 있는 고주파 유도 경화는 많은 산업분야에 사용된다. 고주파 유도 경화는 화염을 이용하지 않고 최소한의 시간에 에너지-효율적인 가열방법을 제공하는 비접촉식 방법이다. 최근, 유한요소법을 이용한 고주파 유도 경화가 적극적으로 연구되고 있지만, 이들 연구는 단지 분석의 정확도에 초점을 맞추고 있다. 본 논문에서는 코일 및 입력 전원을 동일한 형태의 조건에서 가변 주파수를 적용하여 해석하고 실험결과와 비교하였다. 해석과 실험 결과는 최적의 주파수인 3kHz를 사용하였을 때 경화 깊이가 거의 동일함을 보인다.
Laser heat treatment technology is used for improving the feature of fatigue resistance and wear resistance in mobile parts. The purpose of this study is to compare the characteristics of laser heat treatment and high frequency heat treatment, which is commonly used in industrial place. For the preemptive experiment, the distribution, depth and size of hardening and its micro-structural features were compared between surface heat treatment case by defocusing and variables of each process for heat treatment by exclusively manufactured heat treatment optical system. As a result, high frequency heat treatment has wide distribution of hardening depth and width about 3 times larger than laser heat treatment, however, its average hardness showed 621.4Hv which is smaller than the average hardness of laser heat treatment with 691Hv.
This study is deal with the high frequency induction hardening (HF at $850^{\circ}C$, 120kHz & 50kW condition) SM45C steel. (1) The HF specimen which was tempered at $150^{\circ}C$, did not appear any tempering effect. A brittle fracture occurred at rounded area of the tensile specimen. AE amplitude distribution showed between 45~60dB. (2) The HF specimen which was tempered at $300^{\circ}C$, slip and fracture occurred at the hole area of the tensile specimen. As it passes the yield point, the AE energy increased intermittently and AE amplitude distribution showed between 70~85dB. In addition, after the maximum tensile load, it showed high amplitude and energy distribution. The AE amplitude showed between 45~70dB. (3) The HF specimen which was tempered at $450^{\circ}C$, a brittle fracture occurred as if it is torn in the direction of $45^{\circ}$ on parallel area over the both sides of the tensile specimen, which led to several peak to be appeared in AE energy. It was found that the AE amplitude was relatively low and the AE energy was high.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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