금속 열처리 종류와 방법

* 금속 열처리 종류와 방법

금속 열처리 종류와 방법

마찰 부분이 많고 가혹한 환경에서 사용되는 기계요소는 내마멸성과 강인성이 요구된다.

(표면경화 -> 표면-높은 경도, 내부-높은 강인, 내충격성)

1. 담금질 (Quenching) : 담금질은 재료의 경도와 강도를 높이기 위한 작업으로써 재료를 높은 온도로 가열하여 (오스테이나트화 온도) 일정시간 유지한후에 물이나 기름(공기중)중에 급냉하여 경도를 높이는 작업

 1) 경도가 높은 조직

  - 마스텐사이트 : 열처리 후 가장 높은 경도

  - 트루스타이트

  - 소르바이트

  - 오스테나이트

2. 뜨임 (Tempering) : 담금질한 강철을 알맞은 온도로 다시 가열하였다가 공기 속에서 식혀서 조직을 무르게 하고 안정시켜 내부의 응력을 없애주는 일

 1) 담금질로 인해 굉장히 경도가 높아져 있어 인성을 향상시키기 위해 뜨임을 통해 인성을 부여한다.

 2) 변태점(723도)이하의 낮은 온도로 가열한 후 냉각시키는 열처리로 조직 및 기계적 성질을 안정화하고 잔류응력을 경감, 제거하여 탄성 한도와 항복 강도를 향상시킨다.

 3) 경도는 낮아지지만 인성이 좋아진다.

 4) 종류

  a) 보통뜨임 : 가장 대표적인 뜨임으로 강철에 주로 실시하며 인성과 연성을 향상 시키며 외부 크랙의 발생을 억제해 준다.

  b) 반복뜨임 : 고합금강, 고속도강 주로 실시, 보통뜨임을 반복해서 실시하는 것을 말함

  c) 점성뜨임 : 저온뜨임 일종으로 100~200도에서 수냉하며 경도 감소없이 점성과 내마모성을 향상시킨다.

  d) 스프링뜨임 : 스프링 같이 강인한 탄성을 주기 위해 400~500도에서 수냉하며, 조질이라고 부르기도 한다.

  e) 경뜨임 : 고속드임이라고도하며 500~600도에서 뜨임하면 담금질한것보다 더욱 경화되어 절삭성과 내마모성이 향상된다.

  f) 프레스템퍼 : 뜨임시 가열과 동시에 압력을 주어 체적 증가를 방지하는 뜨임으로써 일반적으로 잘 사용하지 않는다.

3. 불림 (Normalizing, 소준) : 강을 오스테나이트 구역까지 가열 후 공냉 (강제 송풍냉각)하여 표준상태로 만들기 위한 열처리 조작을 말하며, 목적은 주조 조직을 미세화 시키고 냉간가공에 의한 내부응력을 제거하여 결정조직과 가공성을 높이고 기계적, 물리적 성질을 개선하고 구상화 풀림을 하기 위한 전처리이다.

불림에는 보통 불림, 2단 불림, 항온 불림 3가지가 있으며, 일반적으로는 가공 후 담금질처리시 변형을 줄이기위한 작업으로 행해지고 있다.

4. 풀림(Annealing, 소둔) : 재료를 일정한 온도로 가열 후 노내에서 냉각하여 내부조직을 고르게 하고, 응력을 제거하는 열처리이며, 가공을 쉽게하기위한 풀림(연화풀림), 응력을 제거하기위한 풀림 (응력제거풀림), 완전 풀림 등이 있다.

5. 표면 강화 열처리 : 재료의 표면만을 단단하게 만드는 열처리이다.

 1) 침탄 (표면의 탄소 농도를 높인 후에 담금질하여 경도를 높이는 방법)

 2) 고주파, 화염경화(재료의 표면만을 급가열하여 담금질하여 경도를 높이는 방법)

 3) 질화처리 (재료의 표면에 질소를 침투시켜 재료를 경하게 만드는 방법)

 4) 코팅 및 도금 (재료와는 달느 재료를 표면에 코팅하여 재료를 경하게 만드는 방법) 등이 있다.