안녕하십니까. 현재 샤프트 제품을 생산하고 있으며, 해당 제품의 스플라인부에 크랙이 발생하였으나
주기적 발생이 아닌 단편적으로 한 개만 발생하여 원인 추적에 어려움이 있습니다.
스플라인부의 경우, 저탄소강 소재를 가공(호빙) → QT(고주파) 으로 제작하고 있으며,
저희가 생각하는 원인은 크게
1. 예기치 못하게 발생한 앞 공정(호빙)에 있던 흠집
2. 과열(overheating)에 의한 담금질 균열
이라고 생각하는데,
질문1. SEM 관찰에 따른 crack 균열 형상차이로 원인 파악이 가능할까요?
질문2. 과열에 의한 담금질 균열이 발생하는 원인을 금속학적으로 어떻게 설명할 수 있을까요?
제가 생각은 과열 ▶ 탄소 과다 고용 ▶ 경도 매우 높아짐 ▶ 취성
인데 맞습니까?
좋은 답글 위에 조금만 보태어 봅니다.
A1. 우선 SEM 측정 전Spec내용, 자재구매 부터 Crack까지 예상되는 원인들을 모두 열거해 보시기 바랍니다. 그렇지만, SEM으로는 원인의 후보군을 줄일 수는 있겠지만 여러 변수로 인해 직접적인 제공은 못한다고 봅니다.
A2. CS나 LAS 에 대한 과열은 열처리 중 결국 Austenitic Structure에 머무는 시간을 증가시키게되어 입자의 조대화를 촉진하게 됩니다. 크진 입자는 미세입자에 비해 경화깊이를 증가시키게되어 상대적으로 담금질 균열의 가능성을 촉진시키게 됩니다.
Quench Crack and Induction heat Treat Cracking에는 그외에도 다양한 변수가 있으니 아래를 참고해 보시기 바랍니다.
References
ASM Handbook, Volume 4C, Induction Heating and Heat Treatment
https://thermalprocessing.com/troubleshooting-and-prevention-of-cracking-in-induction-hardening-of-steels-lessons-learned-part-1/
https://thermalprocessing.com/troubleshooting-and-prevention-of-cracking-in-induction-hardening-of-steels-lessons-learned-part-2/
https://p2infohouse.org/ref/09/08915.pdf
https://www.pmpa.org/tag/quench-crack/#:~:text=Quench%20cracks%20result%20from%20stresses,of%20the%20part%20being%20quenched.
https://www.productionmachining.com/articles/seven-causes-for-quench-cracking-in-steel-
https://www.industrialheating.com/articles/90314-quench-cracking
왜 깨졌냐고 질문이 시작되면,
우선 어느 단계에서 깨진 것인지 확인이 필요합니다. 이전 가공 단계라면 그 이후에 열처리나 기타 가공에 의하 초기 잔존 균열부가 성장하거나 변형이 되었겠지요. 그걸 SEM 사진을 통해 균열 선단부가 어떻게 변화했는지를 추론할 수 있고, 해당 균열부 내부의 산화물, 이물질의 존재 여부를 통해 확인이 가능합니다.
왜 깨졌느냐에 대한 질문은 해당 조직이 취성을 가진 조직인지 혹은 어떤 원치않는 해로운 상이 있었는지 여부를 확인해야겠지요. 이 역시 미세 성분 분석과 조직 검사를 통해 가능합니다. 물론 여기에는 지금 언급하신 탄화물의 존재, 미세 경도의 변화 등도 평가 대상에 포함될 수 있겠습니다.
하지만 제일 중요한 것은 이런 접근을 시도하기 전에 전체 생산 공정의 모든 변수를 하나씩 확인하고, 추론 가능한 모든 Casual Factor를 선정하고, 그것을 하나씩 검증과 평가해 나가는 과정이 제대로 된 RCA라고 할 수 있습니다.