열처리 공부 정리(열처리 기초)

제 1장 열처리 기초

 

열처리 정의

금속이나 합금에 요구되는 여러 가지 기계적, 물리적, 화학적 성질을 개선 또는 부여하기 위한 목적으로 가열이나 냉각을 여러 형태로 조합시킨 기술이며, 이러한 열처리는 금속이나 합금의 재결정, 원자의 확산 또는 상변태를 이용하는 것이다.
열처리 효과는 모든 소재 및 가공 분야에 미치므로, 열처리 관련 산업이란 금속 소재가 쓰이는 산업 분야 모두를 포함한다고 할수 있다.

열처리 목적

경도 또는 인장력을 증가시키기 위한 목적(담금질 후, 보통 취약해지는 것을 막기 위해 뜨임 처리)
조직을 연한 것으로 변화시키거나 또는 기계 가공에 적당 한 상태로 하기 위한 목적(풀림, 탄화물의 구상화 처리)
조직을 미세화하고 방향성을 적게 하며, 편석을 적게 하고 균일한 상태로 만들기 위한 목적(불림)
냉간 가공의 영향을 제거할 목적(중간 풀림, 변태점 이하의 온도로 가열함으로써 연화처리)
마크로 적응력을 제거하고 미리 기계 가공에 의한 제품의 비틀림의 발생, 또는 사용중의 파손이 발생하는 것을 방지할 목적(응력제거 풀림)
산세 또는 전기도금에 의해 외부에서 강중으로 확산하여 용해된 수소를 제거하여서 수소에 의한 취화를 적게 하기 위한 목적(150~300도로 가열)
조직을 안정화시킬 목적(풀림, 뜨임, 심랭 처리와 뜨임과 혼용)
표면을 경화시키기 위한 목적(고주파 담금질, 화염 담금질)

가열과 냉각 방법

가열 방법

가열 방법에는 가열 온도와 속도가 인자로서 작용한다. 가열 온도는 변태점의 상과 하에서 열처리 내용이 달라진다. 변태점 이상으로 가열하는 것이 풀림, 불림, 담금질이며, 변태점 이하로 가열하는 것이 뜨임 처리이다.
가열 속도는 늦은 경우와 빠른 경우가 있는데 서서히 가열하는 것이 전통적인 방법이다. 급속 가열은 새로운 방법으로, 현태 풀림과 담금질에 사용되고 있다.(고주파 담금질, 화염 담금질)

냉각 방법

냉각 방법에는 두가지 규칙이 있다. 첫째는 필요한 온도 범위만을, 둘째는 필요한 냉각 속도로 냉각시키는 것이다.
Ar' 범위는 담금질 효과가 나타나든가 또는 나타나지 않든가의 운명을 결정하는 온도 범위로서 임계구역이라고 한다. 즉 이 구역을 빨리 냉각시키면 강은 경화되며, 늦게 냉각되면 경화가 일어나지 않는다.
Ar''의 범위는 담금질 처리의 경우에만 필요한 온도 범위이며, 여기서 담금질 균열을 결정지어 주는 위험 지대가 되며 이를 위험 구역이라 한다.
풀림은 서서히(노냉), 불림은 약간 빨리(공랭), 담금질에는 빨리(수냉, 유냉) 냉각시키는 것을 의미한다.
뜨임 처리시는 변태점 이하로부터 냉각되므로 냉각 방법에 신경을 쓰지 않아도 된다. 그러나 굳이 신경을 쓴다면 뜨임에 의핸 연하게 하는 경우(보통강, 합금강)에는 급랭을, 또한 단단하게 하고자 할 때(고속도강, Die강) 또는 저온 뜨임(일반 공구강)의 경우는 서냉한다.

냉각 방법의 3형태

연속 냉각(C.C : continuous cooling) : 완전히 냉각될 때까지 계속하는 방법으로 가장 보편적, 초보적기술
2단 냉각(S.C : step cooling) : 냉각 도중에 냉각 속도를 변화시키는 방법으로 현장에서 널리 응용되고 있다. 2단 풀림, 2단 불림, 인상 담금질 등
항온 냉각(I.C : isothermal cooling) : 냉각에 열욕을 사용하여 항온 유지 후 냉각 하는 방법