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금속 열처리 종류 평가A+최고예요

1. 열처리의 정의열처리란 금속재료(주로 철강재료)에 요구하는 기계적, 물리적 성질을 부여하기 위해 가열과 냉각을 시행하는 열적 조작기술이며, 크게는 재료를 단단하게 만들어 기계적, 물리적 성능을 향상시키는 기술과 재료를 무르게하여 가공성을 개선시키는 기술로 대변할 수 있으며, 기타 특수한 목적을 위한 첨단 열처리기술도 점차 개발되고 있다.2. 열처리의 종류1) 계단 열처리일반적인 열처리로써 금속재료 및 기계부품의 가공 시 발생된 취성을 개선하기 위하여 가열, 냉각하는 열처리기술로서 가열온도, 유지시간 냉각속도의 차에 따라 다음과 같이 분류한다.① 담금질(Quenching): 강의 경도 및 강도 증가가 목적이지만, 흔히 마텐자이트 조직을 얻기 위한 열처리이다.실행방법은 강을 적당히 가열하여 오스테나이트 온도(A3~A1 변태점 보다 20℃ 이상)로 가열한 후 임계냉각속도 이상 급랭시켜 마텐자이트 조직을 얻음으로써 재료가 경화된다.② 뜨임(Tempering): 주된 목적은 담금질한 강재에 인성을 부여하고 내부응력을 제거하기 위한 것으로, 항상 담금질을 한 후 하는 열처리이기 때문에 앞글자를 인용하여 일명 큐티(QT)처리 라고도 한다.실행방법은 A1 변태점 이하에서 공랭하는 것으로 목적에 따라 달라지는데, 경도를 감소시키지 않고 내부응력을 제거하고자 할 때는 저온뜨임(50~200℃)을, 구조용 강을 소르바이트 조직으로 바꾸어 인성을 증가시키고자 할 때는 고온뜨임(550~600℃)을 진행한다.③ 풀림(Annealing): 일반적인 풀림이라하면 완전풀림을 뜻하며 주된 목적은 다음과 같다.1) 열처리나 가공으로 경화된 재료의 연화2) 단조나 주조의 기계 가공에서 발생한 내부 응력 제거3) 조직의 균일화, 미세화로 절삭성 개선실행방법으로는 A1 변태점을 기준으로 하여 저온풀림, 고온풀림으로 분류하며 실행 방법으로는 주로 A1 또는 A3 변태점에서 30~50℃이상 온도로 가열 유지 후 서랭하는 완전풀림을 하거나 가열을 유지한 후 A1 변태점 바로 아래 온도로 급랭시키고 항온을 유지하여 거친 펄라이트를 얻는 항온풀림, A1 변태점 부근에서 망상 시멘타이트 또는 층상 펄라이트 중의 시멘타이트를 가열 처리하여 제품의 탄소를 구상화시키는 구상화풀림 등을 사용한다.④ 불림(Normalizing): 주된 목적은 결정 조직을 미세화하고 균일화시켜 기계적 성질과 물리적 성질 등을 표준화된 조직으로 얻는 것이다.실행방법으로는 A3~Acm 선보다 30~60℃ 높은 온도로 가열한 후, 일정시간 유지하고 공기 중에 냉각하면 균일한 표준조직이 형성된다.2) 항온 열처리① 오스템퍼링(Austempering): 오스테나이트 항온 변태처리를 의미한다. 주된 목적은 강인한 하부 베이나이트 조직을 얻는 것이다.실행방법으로는 강을 오스테나이트 상태에서 Ms 이상 코(550℃)온도 이하인 적당한 온도의 염욕에서 담금질하여 과랭 오스테나이트가 염욕 중에서 항온변태가 종료할 때까지 항온을 유지하고, 공기 중으로 냉각하여 베이나이트를 얻는다.오스템퍼링한 것은 뜨임 작업이 필요 없으며, 인성이 풍부하고 담금질 균열이나 변형이 적으며 연신성과 단면 수축, 충격치 등이 향상된 재료를 얻게 된다.② 마퀜칭(Marquenching): 주된 목적은 마텐자이트 조직을 생성하는 것이다. 실행방법으로는 오스테나이트 상태로부터 Ms 바로 위 온도의 염욕 중에 담금질하여 강의 내외가 동일한 온도가 되도록 항온 유지하고, 과랭 오스테나이트가 항온변태를 일으키기 전에 공기 중에서 Ar''변태가 천천히 진행되도록 하여 균열이 일어나지 않는 마텐자이트를 얻는다. 주로 고탄소강, 특수강. 침탄강, 게이지강, 기어, 베어리강 등에 적용되고 있다.③ 마템퍼링(Martempering): 주된 목적은 마텐자이트와 베이나이트의 혼합조직을 얻는 것이다. 실행방법으로는 강을 오스테나이트 영역에서 Ms와 Mf 사이에서 항온변태처리를 행하며 변태가 거의 종료될 때까지 같은 온도로 유지한 다음 공기 중에서 냉각하여 일부는 마젠자이트가 되고 일부는 베이나이트의 혼합조직이 된다. Bainite화로 경도는 감소없이 충격값이 향상되지만 등온 유지 시간이 긴 것이 결점이다.3) 표면경화 열처리① 침탄법(Carburizing): 주된 목적은 강의 표면에 탄소를 확산침투한 후 담금질하여 표면만을 경화시키는 것이다.실행방법으로는 탄소함유량이 0.2% 미만인 저탄소강이나 저탄소합금강을 침탄제 속에 파묻고 오스테나이트 범위로 가열한 다음, 그 표면에 탄소를 침입하고 확산시켜서 표면층만을 고탄소 조직으로 만든다. 침탄의 처리과정으로는 침탄처리 -> 저온처리 -> 1차 담금질 -> 2차 담금질 -> 뜨임처리 과정을 거친다.이때 침탄처리는 원료에 따라 고체, 염욕, 가스, 진공, 플라즈마 침탄으로 나뉜다.1) 고체침탄(Solid Carburizing): 저탄소강을 침탄제(목탄,코크스)와 함께 침탄 상제에 넣고 밀폐 후 900~950℃ 으로 가열하는 것이다.2) 염욕침탄(Salt Bath Carburizing): 시안화법, 청화법이라하며 시안화나트륨(NaCN)을 주성분으로 하는 용융염욕에 침적시켜 경화층을 형성한다. 침탄과 질화가 동시에 이루어질 수 있다.(CO, N이 반응하여 침탄 질화작용이 일어나며 처리온도가 700℃ 이하일 경우 질화가, 800℃ 이상인 경우 침탄이 일어난다)3) 가스침탄(Gas Carburizing): 침탄성가스 중에서 부품을 가열하고 침탄 후 담금질, 침탄이 균일하게 이루어지는게 특징이다.

공학/기술| 2019.12.12| 5페이지| 1,000원| 조회(673)

열처리, 금속공학, 금속 열처리

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