MATERIAL PROPERTIES OF DIE-CASTING DIE AROUND HEAT-CHECKING CREATED BY A HIGH-PRESSURE ALUMINUM ALLOY DIE-CASTING OPERATION

금형 히트체크의 숨겨진 원인: 압축 응력이 치명적인 인장 응력으로 전환되는 메커니즘 분석

이 기술 요약 자료는 Mitsuhiro Okayasu와 Junya Shimazu가 저술하여 International Journal of Metalcasting (2025)에 게재한 학술 논문 "MATERIAL PROPERTIES OF DIE-CASTING DIE AROUND HEAT-CHECKING CREATED BY A HIGH-PRESSURE ALUMINUM ALLOY DIE-CASTING OPERATION"을 기반으로 합니다. CASTMAN이 AI의 도움을 받아 기술 전문가를 위해 분석하고 요약했습니다.

Keywords

Primary Keyword: 히트체크(Heat-checking)
Secondary Keywords: 고압 다이캐스팅, 금형 수명, 잔류 응력, 질화 처리, 금형 손상, SKD61, 수소 취성

Executive Summary

바쁜 전문가들을 위한 30초 요약.

The Challenge: 히트체크는 고압 다이캐스팅 금형의 주된 손상 원인이지만, 이로 인해 금형 재료에 발생하는 근본적인 물성 변화는 명확히 규명되지 않았습니다.
The Method: 실제 생산에 사용된 다이캐스팅 금형의 히트체크 발생 부위 주변을 EBSD, TEM, 잔류 응력 분석 등 다양한 정밀 분석 기법을 통해 조사했습니다.
The Key Breakthrough: 금형 표면의 질화 처리에 의해 형성된 유익한 압축 잔류 응력이 다이캐스팅 공정 중 미세조직 변화와 균열 발생으로 인해 해로운 인장 잔류 응력으로 전환되는 현상을 발견했습니다.
The Bottom Line: 금형 수명을 연장하고 조기 히트체크를 방지하기 위해서는 공정 중 압축 응력이 인장 응력으로 전환되는 과정을 관리하는 것이 매우 중요합니다.

The Challenge: Why This Research Matters for HPDC Professionals

알루미늄 고압 다이캐스팅은 복잡하고 정밀한 부품을 대량 생산하는 핵심 기술이지만, 극한의 공정 조건은 금형에 심각한 손상을 유발합니다. 특히 용융 금속의 반복적인 주입과 냉각 과정에서 발생하는 열 응력과 열충격은 '히트체크'로 알려진 표면 균열을 야기합니다. 이 히트체크는 제품의 표면 품질을 저하시키고 치수 부정확성을 유발하며, 결국 금형의 파손으로 이어져 막대한 교체 비용과 생산 중단 손실을 초래합니다.

금형 수명을 늘리기 위해 질화 처리와 같은 표면 강화 기술이 널리 사용되지만, 실제 공정을 거친 금형의 히트체크 주변에서 어떠한 재료적 변화가 일어나는지에 대한 정보는 부족했습니다. 업계 전문가들은 "왜 우리 금형이 예상보다 빨리 손상되는가?"라는 질문에 대한 근본적인 답을 찾고 있었습니다. 이 연구는 바로 이 문제, 즉 히트체크 발생 메커니즘을 재료 물성 변화의 관점에서 심층적으로 규명하여 금형 수명 예측과 개선에 대한 중요한 단서를 제공하고자 시작되었습니다.

The Approach: Unpacking the Methodology

본 연구는 실제 산업 현장에서 약 10만 회의 쇼트(shot)를 거친 알루미늄 다이캐스팅 금형(재질: SKD61, H13 상당)을 분석 대상으로 삼았습니다. 연구진은 히트체크가 발생한 금형 캐비티 표면, 히트체크가 없는 캐비티 외부 표면, 그리고 금형 내부 깊은 곳의 시편을 각각 채취하여 물성을 비교 분석했습니다.

분석에는 다음과 같은 정밀 기법들이 동원되었습니다.

미세구조 분석: 전자후방산란회절(EBSD) 및 투과전자현미경(TEM)을 사용하여 결정립의 형태와 크기, 그리고 미세 석출물의 분포를 관찰했습니다.
성분 분석: 에너지 분산형 X선 분광법(EDS)으로 특정 부위의 화학 성분을 정밀하게 분석했습니다.
기계적 특성 평가: 마이크로 비커스 경도 시험과 인장 시험을 통해 금형 표면과 내부의 경도 및 연성 변화를 측정했습니다.
잔류 응력 측정: X선 회절을 이용한 잔류 응력 분석기로 각 부위의 응력 상태(압축 또는 인장)를 측정했습니다.
수소 함량 분석: 가스 크로마토그래피를 사용하여 금형 깊이에 따른 수소 함량을 측정, 수소 취성의 가능성을 탐색했습니다.
표면 접착력 측정: 원자간력현미경(AFM)으로 표면의 원자 단위 접착력을 평가했습니다.

이처럼 다각적인 접근을 통해 연구진은 히트체크 발생 전후의 금형 상태를 종합적으로 이해할 수 있었습니다.

The Breakthrough: Key Findings & Data

[Based on the paper's Results section, present the 2-3 most significant findings with concrete data.]

Finding 1: 보호막에서 파괴의 기폭제로: 잔류 응력의 역전 현상

이 연구의 가장 중요한 발견은 금형 표면의 잔류 응력 상태가 극적으로 변한다는 것입니다. 질화 처리는 본래 금형 표면에 균열 전파를 억제하는 유익한 '압축 잔류 응력'을 형성합니다. Figure 11의 데이터는 이를 명확히 보여줍니다. 히트체크가 없는 캐비티 외부 표면에서는 약 -400 MPa 수준의 강한 압축 잔류 응력이 측정되었습니다.

하지만 놀랍게도, 히트체크가 발생한 캐비티 표면에서는 이 응력이 정반대인 '인장 잔류 응력'(약 +200 MPa)으로 역전된 것이 확인되었습니다. 이는 보호막 역할을 하던 압축 응력이 사라지고, 오히려 균열을 더욱 성장시키는 힘으로 작용하게 되었음을 의미합니다. 이러한 응력의 역전 현상은 히트체크가 가속화되는 핵심적인 물리적 메커니즘입니다.

Finding 2: 표면층의 미세구조 변화와 수소 침투

응력 역전의 원인은 금형 표면층의 재료적 열화에 있었습니다.

미세구조 변화: Figure 9의 TEM 분석 결과, 히트체크 부근에서는 반복적인 열 영향으로 인해 기존의 마르텐사이트 조직이 재결정화되어 등축정(equiaxed grains)이 형성되고, 다수의 Cr-Mo-V 기반 질화물 입자가 석출되는 등 미세조직이 크게 변형된 것이 관찰되었습니다. 이러한 변화는 재료의 기계적 성질을 국부적으로 변화시킵니다.
질소 및 수소 함량 변화: Figure 7에 따르면, 캐비티 표면의 질소는 캐비티 외부보다 더 깊은 0.2mm 깊이까지 확산되어 있었으며, 이는 공정 중 열에 의한 재분배를 시사합니다. 동시에 Figure 3에서는 금형 표면 근처(깊이 5mm 이내)에서 내부보다 훨씬 높은 약 1.3 wppm의 수소 함량이 검출되었습니다. 이는 수성 이형제로부터 침투한 수소가 재료를 취화시켜 균열 발생을 촉진했을 가능성을 시사합니다.

결론적으로, 다이캐스팅 공정의 가혹한 열적, 화학적 환경이 금형 표면의 미세구조와 화학 조성을 변화시키고, 이것이 잔류 응력의 역전을 유발하여 히트체크를 가속화하는 것입니다.

Practical Implications for R&D and Operations

[Based on the paper's Discussion and Conclusion sections, provide conditional insights for different professional roles.]

For Process Engineers: 이 연구는 수성 이형제에서 비롯된 수소(Figure 3)가 금형 재료의 열화에 기여할 수 있음을 시사합니다. 이형제의 종류, 분사량 및 분사 타이밍을 최적화하고 금형 온도를 정밀하게 제어하는 것이 금형 표면의 수소 침투를 줄여 수명을 연장하는 데 기여할 수 있습니다.
For Quality Control Teams: 논문의 Figure 6에서 표면 0.2mm 이내의 경도가 900 HV 이상으로 매우 높고, Figure 5에서 표면 시편이 취성 파괴 양상을 보이는 데이터는 금형 전체의 물성뿐만 아니라 표면층의 건전성을 주기적으로 모니터링하는 것이 중요함을 보여줍니다. 이는 새로운 품질 검사 기준을 수립하는 데 정보를 제공할 수 있습니다.
For Design Engineers: 논문에서 응력 집중으로 인해 금형 모서리(Figure 1의 ★ 표시)에서 심각한 균열이 발생했다고 언급한 점은 금형 설계 단계에서 날카로운 모서리나 기하학적 응력 집중 부위를 최소화하는 것이 균열 시작을 지연시키는 데 얼마나 중요한지를 다시 한번 강조합니다.

Paper Details

MATERIAL PROPERTIES OF DIE-CASTING DIE AROUND HEAT-CHECKING CREATED BY A HIGH-PRESSURE ALUMINUM ALLOY DIE-CASTING OPERATION

1. Overview:

Title: MATERIAL PROPERTIES OF DIE-CASTING DIE AROUND HEAT-CHECKING CREATED BY A HIGH-PRESSURE ALUMINUM ALLOY DIE-CASTING OPERATION
Author: Mitsuhiro Okayasu and Junya Shimazu
Year of publication: 2025 (Published online: 06 April 2025)
Journal/academic society of publication: International Journal of Metalcasting
Keywords: die-casting, die, heat-checking, hydrogen embrittlement, mechanical property

2. Abstract:

In this study, the material properties of a nitride die-casting die exhibiting heat-checking after the die-casting process were experimentally investigated using various methods. Based on the obtained results, the authors believe that several possible mechanisms underlying the formation of heat-checking can be identified. The microstructure of the die-casting die near the heat-checking region is characterized by equiaxed grains along the vicinity of the prior y-grain boundaries, resulting from the lath martensitic formation. Additionally, numerous Cr-Mo-V-based nitride particles, approximately 100 nm in diameter, are precipitated. The surface hardness of the die-casting die, enhanced by nitriding, induces compressive residual stresses and increases adhesive forces. As a result of changes in microstructural characteristics and crack formation, the stress state near the die-casting die is altered, where compressive residual stresses, observed in the die-casting die, are released, leading to the tensile residual stresses. This phenomenon could accelerate the formation of a large number of heat-checking cracks.

3. Introduction:

Aluminum alloy die-castings are widely used in industries such as automotive and electronics, offering benefits like the ability to create complex, thin-walled parts with high dimensional accuracy and surface quality.¹ The die-casting process is conducted using heating aluminum alloys above their melting point and quickly injecting into a die cavity under high speed and high pressure.² However, the extreme conditions in this process can cause frequent damage to the die. To reduce this damage, surface treatments like nitriding are applied to strengthen the die surface by adding nitrogen, which forms hard nitrides and nitrogen compounds. During die-casting injection process, molten aluminum alloys interact with the die surface, causing erosion due to the high temperature and high injection speed.³ Additionally, the die undergoes rapid heating from the molten metal and cooling from water-based lubricants, resulting in significant thermal stress and thermal shocks. These thermal effects can induce significant deterioration of the die material, potentially leading to catastrophic failure. These thermal cycles weaken the die material, often causing surface cracking, known as heat-checking.⁴,⁵ Hu et al. conducted a study on thermal stress in die-casting dies, revealing maximum stress levels as high as 1.5 GPa, which exceed the strength of the die material.⁶ This stress-induced damage, particularly heat-checking, affects die performance, leading to poor surface finish and dimensional inaccuracies in the cast parts. Kang et al. found that thermal fatigue contributed to pin fractures in aluminum engine block die-casting.⁷,⁸ In addition to heat-checking, the high-speed and high-pressure injection of molten aluminum alloys, followed by cooling with silicon-based lubricants, can alter the die material. Chemical interactions between the aluminum alloy and die material could make the formation of intermetallic compounds, which further degrade the material properties and increase brittleness.⁹ One of the authors previously reported¹⁰ that high hydrogen content is detected in the die near the surface region, which may be influenced by lubricants. It is generally understood that these cracks are primarily caused by the repeated thermal stresses applied during the die-casting process, although the detailed failure mechanism seems to be insufficient. In fact, the related research has focused on the brittle failure of die materials, especially regarding thermal fatigue, but the material properties of dies after operation are not well understood. To clarify the thermal stress-induced die damage in details, information of the material properties of die-casting dies around heat-checking is important. Thus, the aim of this study is to examine the mechanical properties and microstructural characteristics in details around the heat-checking via various experimental techniques.

4. Summary of the study:

Background of the research topic:

히트체크는 고압 다이캐스팅 금형의 주요 손상 메커니즘으로, 열 응력과 열충격에 의해 발생한다. 질화 처리와 같은 표면 처리가 손상을 줄이기 위해 적용되지만, 실제 공정 후 히트체크 주변의 재료 물성 변화에 대한 상세한 정보는 부족하다.

Status of previous research:

이전 연구들은 주로 열 피로에 의한 금형 재료의 취성 파괴에 초점을 맞추었으나, 실제 사용된 금형의 물성 변화를 직접적으로 다룬 연구는 드물었다. 특히 수소 침투나 잔류 응력 변화와 같은 복합적인 요인에 대한 이해가 부족했다.

Purpose of the study:

본 연구의 목적은 고압 알루미늄 다이캐스팅 공정 후 히트체크가 발생한 질화 처리 금형의 기계적 특성과 미세구조적 특성을 상세히 조사하여, 히트체크 형성의 근본적인 메커니즘을 규명하는 것이다.

Core study:

실제 생산에 사용된 SKD61 금형을 대상으로 히트체크 부위와 비손상 부위, 그리고 금형 내부를 비교 분석했다. EBSD, TEM, EDS, 잔류 응력 분석, 경도 및 인장 시험, 수소 함량 분석 등 다양한 방법을 사용하여 미세구조, 기계적 물성, 화학적 조성, 응력 상태의 변화를 종합적으로 평가했다.

5. Research Methodology

Research Design:

실제 생산(ADC12 합금, 100,000회 쇼트)에 사용된 SKD61 다이캐스팅 금형을 대상으로 사례 연구를 수행했다. 히트체크가 있는 캐비티, 히트체크가 없는 캐비티 외부, 금형 내부의 세 영역에서 시편을 채취하여 비교 분석하는 설계를 채택했다.

Data Collection and Analysis Methods:

미세구조: EBSD(JSM-7001F), TEM(JEM-2100F), SEM(JIB-4500) 및 EDS를 사용하여 결정립 구조, 석출물, 화학 성분을 분석했다.
잔류 응력: 잔류 응력 분석기(Pulstec Industrial Co., Ltd., μ-X360J)를 사용하여 X선 회절법으로 측정했다.
기계적 물성: 마이크로 비커스 경도 시험기와 만능 시험기를 사용하여 경도와 인장 특성을 평가했다.
수소 함량: 가스 크로마토그래피를 사용하여 깊이별 수소 함량을 측정했다.
접착력: AFM(Dimension Icon, BURKER)을 사용하여 표면 접착력을 측정했다.

Research Topics and Scope:

연구 범위는 고압 알루미"늄 다이캐스팅 공정이 질화 처리된 SKD61 금형의 재료 특성에 미치는 영향에 초점을 맞춘다. 주요 연구 주제는 (1) 히트체크 주변의 미세구조 변화, (2) 표면층의 기계적 물성(경도, 인장 강도) 열화, (3) 수소 침투 현상, (4) 잔류 응력 상태의 변화이다.

6. Key Results:

Key Results:

히트체크 부근의 미세구조는 열 영향으로 인해 이전 오스테나이트 결정립계를 따라 등축정이 형성되고 다수의 Cr-Mo-V 기반 질화물이 석출되는 특징을 보였다.
금형 표면은 질화 처리로 인해 약 900 HV의 높은 경도를 가졌으나, 인장 시험 결과 내부보다 훨씬 취약한 파괴 거동을 보였다.
금형 표면 근처(깊이 5mm 이내)에서 약 1.3 wppm의 높은 수소 함량이 검출되었으며, 이는 수성 이형제의 영향으로 추정된다.
질화 처리된 비손상 표면에서는 압축 잔류 응력이 측정된 반면, 히트체크가 발생한 표면에서는 인장 잔류 응력이 측정되어 응력 상태의 역전이 확인되었다.
히트체크 균열 내부에서는 주조 합금인 알루미늄 성분이 검출되어, 용융 금속이 균열 내부로 침투하여 손상을 가속화시키는 것으로 나타났다.

Figure Name List:

Figure 1. Photographs of the die-casting die used for manufacturing mechanical parts after the die-casting operation, showing (a) the die cavity and heat-checking and (b) the core pin.
Figure 2. (a) EBSD results for the core pin and (b) SEM image and (c) EDS result of the precipitate.
Figure 3. Hydrogen content of the die-casting die measured from the die surface.
Figure 4. (a) Representative tensile stress-strain curves for die-casting die samples and (b) comparisons of tensile strength and fracture strain.
Figure 5. SEM images of the fracture surfaces for samples obtained from the region near the die surface and the interior of the die after tensile testing.
Figure 6. Vickers hardness distribution measured from the surface of the die-casting die.
Figure 7. Variation of nitrogen content of die-casting die examined on the cross section of the cavity and out of cavity samples.
Figure 8. EDS mappings of the heat-checked surfaces.
Figure 9. TEM images and TEM-EDS mappings of the cross-sectional area of the die-casting die near the surface with and without heat-checking.
Figure 10. Adhesion forces measured on the cross section of the die-casting die: near die surface (with N) and interior of die (without N).
Figure 11. Residual stress of the die-casting die, including on the heat-checked die surface, the die surface outside the cavity, and the interior of the die.
Figure 12. Models of the die-casting die showing the stress distribution after nitriding treatment and creation of the heat-checking.

7. Conclusion:

본 연구는 다이캐스팅 공정 중 히트체크가 형성된 금형의 재료 특성을 다양한 실험적 접근을 통해 분석했다. 분석 결과를 바탕으로 히트체크 형성에 기여하는 몇 가지 잠재적 요인을 다음과 같이 요약할 수 있다.

미세구조 변화: 히트체크 부근의 미세구조는 마르텐사이트 구조에서 구동된 이전 오스테나이트 결정립계 부근에 형성된 등축정과 다수의 Cr-Mo-V 기반 질화물 석출물로 구성된다. 이러한 미세구조 변화는 용융 알루미늄 합금의 반복적인 주입이라는 열적 효과에 의해 발생한다.
표면층 물성 변화: 금형 표면 근처의 경도는 질화 처리로 인해 전반적으로 높다. 그러나 등축정 형성 및 Cr-Mo-V 기반 질화물 석출과 같은 미세구조 변화로 인해 경도는 상대적으로 높은 변동성을 보인다. 질소 확산은 주조 공정 후 금형의 넓은 영역에 걸쳐 확장되며, 표면 근처의 수소 함량은 상당히 증가한다.
응력 상태 변화: 압축 잔류 응력과 높은 접착력은 특히 질화 영역인 금형 표면 근처에서 관찰된다. 이러한 압축 응력은 내부 응력의 방출로 인해 균열이 형성된 후 인장 잔류 응력으로 전환된다.
손상 가속화 메커니즘: 다이캐스팅 공정 중 용융 알루미늄 합금은 히트체크 균열로 침투하여 금형 침식과 균열 선단의 높은 응력 집중을 유발한다. 이 인장 응력은 히트체크의 전파를 위한 구동력으로 작용할 수 있다.

열 응력과 열충격 외에도, 히트체크는 여러 복합적인 요인에 의해 구동되는 것으로 보인다. 추가적인 조사가 필요하지만, 잠재적인 기여 메커니즘에는 미세구조 변화, 인장 잔류 응력, 질소 함량 감소, 수소 침투가 포함되며, 이 모든 것이 히트체크 발생에 기여할 수 있다.

8. References:

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Q1: 히트체크가 발생한 표면에서 잔류 응력이 왜 압축에서 인장으로 바뀌었나요? 이것이 가장 중요한 발견 같은데요.

A1: 맞습니다. 이는 히트체크 메커니즘을 이해하는 핵심입니다. 논문은 이 현상에 대해 두 가지 주요 원인을 제시합니다. 첫째, 다이캐스팅 공정 중 높은 응력 집중(Figure 1의 모서리 부분 등)으로 인해 심각한 균열이 형성되면서, 질화 처리로 인해 축적되었던 압축 응력이 물리적으로 방출(완화)됩니다. 둘째, Figure 7에서 보이듯 표면 근처의 질소 함량이 감소하고 미세조직이 변화하는 등 재료 자체가 열화되면서 응력 상태가 변한 것으로 추정됩니다. 즉, 균열 형성과 재료 열화가 복합적으로 작용하여 보호막 역할을 하던 압축 응력을 파괴적인 인장 응력으로 전환시킨 것입니다.

Q2: 금형 표면에서 검출된 높은 수소 함량은 구체적으로 어떤 의미를 가집니까?

A2: Figure 3은 금형 표면 근처에서 최대 1.3 wppm의 높은 수소 함량을 보여주는데, 이는 주로 수성 이형제에서 기인한 것으로 보입니다. 논문은 이 수소가 Cr-Mo-V 기반 석출물 같은 곳에 포획된 '비확산성 수소'일 가능성을 언급합니다. 이러한 형태의 수소는 재료 내부에 머무르며 수소 취성을 유발할 수 있습니다. 이는 Figure 4의 인장 시험에서 표면 시편이 내부 시편보다 훨씬 낮은 파괴 연성을 보이며 취성 파괴를 일으킨 현상과 직접적인 관련이 있을 수 있습니다. 즉, 수소가 금형 표면을 더 깨지기 쉽게 만들어 히트체크를 촉진하는 요인으로 작용할 수 있다는 의미입니다.

Q3: 논문에서 언급된 '미세구조 변화'란 구체적으로 어떤 변화를 말하는 건가요?

A3: Figure 9의 TEM 이미지를 보면, 히트체크가 발생한 영역에서는 주목할 만한 두 가지 변화가 관찰됩니다. 첫째, 기존의 침상(lath) 마르텐사이트 조직과 달리, 이전 오스테나이트 결정립계를 따라 미세한 '등축정(equiaxed grains)'이 형성되었습니다. 둘째, 수많은 Cr-Mo-V 기반 질화물 석출물이 관찰되었습니다. 이러한 특징들은 히트체크가 없는 캐비티 외부 영역에서는 명확하게 보이지 않았습니다. 이는 용융 알루미늄의 반복적인 접촉에 의한 열 영향이 금형 표면의 미세조직을 재결정시키고 석출물을 형성하는 등 근본적인 재료 변화를 일으켰음을 의미합니다.

Q4: 히트체크 균열 속으로 알루미늄이 침투하는 것이 금형에 어떤 영향을 미치나요?

A4: Figure 8의 EDS 성분 분석 결과는 히트체크 균열 내부에서 알루미늄(Al)이 명확하게 검출되는 것을 보여줍니다. 논문에 따르면, 이러한 알루미늄 침투는 두 가지 방식으로 손상을 가속화합니다. 첫째, 용융 금속이 균열을 넓히고 침식시켜 균열 전파를 직접적으로 돕습니다. 둘째, 균열 끝단에 높은 응력 집중을 유발합니다. 또한, 철(Fe)과 반응하여 Fe2Al5나 FeAl3와 같이 매우 단단하고 취약한 금속간화합물을 형성할 가능성이 있어, 균열 주변을 더욱 취약하게 만들 수 있습니다.

Q5: 연구에서 단순 열변형만으로는 소성 변형을 일으키기 어렵다고 결론 내렸는데, 이것은 무엇을 시사하나요?

A5: 연구진은 금형이 약 300°C로 가열될 때의 열팽창에 의한 변형률(3.24×10⁻³)과 그로 인한 응력(667.44 MPa)을 계산했습니다. 이 값은 해당 온도에서 금형 재료의 항복 강도(2000 MPa)보다 훨씬 낮습니다. 이는 단순히 금형이 뜨거워지고 식는 과정에서의 팽창과 수축만으로는 히트체크를 유발하는 소성 변형이 일어나기 어렵다는 것을 의미합니다. 따라서 이 연구는 히트체크가 단순 열 피로 현상이 아니라, 본문에서 밝혀낸 미세구조 변화, 수소 영향, 잔류 응력 상태의 변화와 같은 복합적인 재료 열화 메커니즘에 의해 주도된다는 점을 강력하게 시사합니다.

Conclusion: Paving the Way for Higher Quality and Productivity

이 연구는 다이캐스팅 금형의 고질적인 문제인 히트체크가 단순히 열에 의한 균열이 아님을 명확히 보여줍니다. 핵심은 질화 처리로 형성된 보호성 압축 응력이 다이캐스팅 공정의 가혹한 환경 속에서 파괴적인 인장 응력으로 전환되는 '응력 역전' 현상입니다. 이러한 변화는 미세구조의 변형, 수소 침투, 그리고 용융 금속과의 화학적 상호작용 등 복합적인 요인에 의해 발생합니다.

이러한 발견은 R&D 및 생산 현장에 중요한 시사점을 제공합니다. 금형의 수명을 극대화하기 위해서는 초기 표면 처리뿐만 아니라, 공정 중 발생하는 재료의 열화 과정을 이해하고 제어하는 것이 필수적입니다. 이형제 관리, 정밀한 온도 제어, 응력 집중을 최소화하는 설계는 모두 금형 표면의 건전성을 유지하고 히트체크 발생을 늦추는 데 기여할 수 있습니다.

"CASTMAN은 최신 산업 연구 결과를 적용하여 고객이 더 높은 생산성과 품질을 달성할 수 있도록 최선을 다하고 있습니다. 이 논문에서 논의된 과제가 귀사의 운영 목표와 일치한다면, CASTMAN의 엔지니어링 팀에 연락하여 이러한 원칙을 귀사의 부품에 어떻게 구현할 수 있는지 논의해 보십시오."

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이 콘텐츠는 "[Mitsuhiro Okayasu and Junya Shimazu]"의 논문 "[MATERIAL PROPERTIES OF DIE-CASTING DIE AROUND HEAT-CHECKING CREATED BY A HIGH-PRESSURE ALUMINUM ALLOY DIE-CASTING OPERATION]"을 기반으로 한 요약 및 분석 자료입니다.
Source: https://doi.org/10.1007/s40962-025-01573-z

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