[기계공학] 열처리란? 열처리 분류(일반,항온,표면) 종류(퀜칭, 템퍼링, 어닐링, 노멀라이징)

▼금속 재료의 종류 및 설명이 궁금하시다면▼

[기계공학] 금속 재료의 종류 및 설명(합금강, 주철, 비철, 동합금, 알루미늄)

[기계공학] 열처리란? 열처리 분류(일반,항온,표면) 종류(퀜칭, 템퍼링, 어닐링, 노멀라이징)

열처리 : 적당한 온도로 가열, 냉각하여 사용목적에 적합한 성질로 개선하는 것

>> 열처리에 영향을 주는 요소 : 탄소함유량, 가열온도, 가열방법, 냉각방법

 

분류

일반열처리 : 담금질, 뜨임, 풀림, 부림

항온열처리 : 항온담금질(오스템퍼링, 마템퍼링, 마퀜칭, Ms퀜칭) 항온풀림, 항온뜨임, 오스포밍

표면경화열처리(=표면경화법)

 

화학적 방법

침탄법 : 고체침탄법, 액체침탄법(침탄질화법, 청화법, 시안화법)

질화법

- 물리적인방법 : 화염경화법, 고주파경화법

- 금속침투법 : 크로마이징, 칼로마이징, 세라다이징, 보로나이징, 실리콘나이징

- 기타표면경화법 : 숏피닝, 방전경화법, 하드페이싱

 

일반열처리

- 담금질(퀜칭) : 재질을 경화

- 뜨임(템퍼링) : 담금질한것에 인성을 부여

- 폴림(어닐링) : 재질의 연화

- 불림(노멀라이징) : 재질의 표준화

 

담금질(퀜칭)

목적 : 재질의 경화

즉, 마텐자이트 조직을 얻는 열처리

마텐자이트

- 무확산 변태에 의하여 발생하는 조직

- 담금질에 의하여 발생하는 조직

- 미끄럼을 방해하는 조직

결정구조(체심정방입계 : 알파-마텐자이트, 체심입방입계 : 베타-마텐자이트)

 

담금질 효과를 좌우하는 요인 : 담금질온도, 냉각제, 냉각속도, 냉각제의 비열, 끓는점, 점도, 열전도율

 

담금질온도

아공석강(0.02~0.77%C, 저탄소강)

>>A3변태점(912도)보다 30~50도 높게 가열 후 냉각

과공석강(0.77~2.11%C, 고탄소강)

>>A1변태점(723도)보다 30~50도 높게 가열 후 냉각

결국, 마텐자이트 조직을 얻음

 

담금질조직

- 마텐자이트 : 강을 물속에서 급랭시켰을 때 나타나는 침상조직 >> 부식에 강하며, 경도가 최대, 취성이 존재

- Ms점 : 마텐자이트 변태가 일어나는 점

- Mf점 : 마텐자이트 변태가 끝나는 점

- 트루스타이트 : 오스테나이트를 냉각할 때 마텐자이트를 걸쳐, 탄화철이 큰 입자로 나타나며, 알파철이 혼합된 급랭조직

- 소르바이트 : 강도, 탄성을 요구하는 기계구조용 강재에 사용 ex)스프링, 와이어

- 오스테나이트 : 경도가 가장 낮으며, 연신율이 크다, 전기저항이 크다

 

담금질 조직의 경도순서

M>T>B>S>P>A>F

 

담금질 균열 : 재료를 경화시키기 위해 급랭하면 내 외부의 온도차이에 의해 내부변형 또는 균열이 일어나는 현상

- 담금질 온도가 너무 높을 때

- 냉각속도가 너무 빠를 때

- 가열이 불균일할 때

 

서브제로처리(심랭처리)

- 담금질된 잔류오스테나이트를 0도 이하의 온도로 냉각시켜 마르텐사이트화 하는 열처리

- 담금질한 조직의 안정화, 게이지강 등의 자연시효, 공구강의 경도증가, 성능향상

 

뜨임(템퍼링)

담금질한 강은 경도는 큰 반면, 취성을 가지게 되므로 경도는 다소 저하되더라도 인성을 증가시키기 위해 A1변태점(723도)이하에서 재가열하여 재료에 알맞은 곡도로 냉각시켜주는 열처리

목적 : 담금질한것에 내부응력을 제거시켜 인성을 부여

마텐자이트 조직을 소르바이트 조직으로 변화

 

사용목적에 따른 분류

- 저온뜨임 : 150도 부근에서 담금질에 의해 생긴 잔류응력을 제거하고, 경도를 필요로 할 경우에 하는 뜨임

- 고온뜨임 : 담금질한 강을 500 ~ 600도 부근에서 강인성을 주기 위한 뜨임

 

풀림(어닐링)

재료를 단조, 주조 및 기계가공을 하게 되면 가공경화나 내부응력이 생기게 되는데 이를 제거하기 위해 하는 열처리

 

목적 : 재질열 연화

- 내부응력을 제거

- 기계적 성질을 제거

- 담금질 효과를 향상

- 결정조직의 불균일 제거

- 인성, 연성, 전성을 증가

- 흑연을 구상화

 

풀림의 종류

- 완전 풀림 : A3 또는 A1 변태점보다 30~50도 높게 가열하여 노내에서 서냉하면 미세한 결정입자가 새로 생겨 내부응력이 제거되어 연화되는 것

- 항온풀림 : A1변태점 바로위 온도로 가열한 후 일정시간 유지, 그 다음 A1변태점 바로 밑 온도에서 항온으로 변태를 완료하는 것

- 응력제거풀림 : 내부응력을 제거하고, 연화시키거나 담금질에 의한 균열을 방지하기 위한 목적으로 실시

- 연화풀림 : 냉간가공시 가공도중 경화된 재료를 연화시키는 것이 목적

- 구상화풀림 : 탄화물을 구상화하여 기계가공성 및 인성을 향상

 

불림(노멀라이징)

단조, 압연 등의 소성가공이나 주조로 거칠어진 조직을 표준화, 미세화, 균일화 하는 열처리

방법 : A3, Acm선보다 30~50도 높게 가열한 후 공기중에서 냉각시켜 미세한 소르바이트 조직을 얻음

 

목적

- 결정조직의 표준화, 미세화, 균일화

- 가공재료의 내부응력을 제거

 

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