열처리 공정의 4가지 유형은 무엇인가요?
철강 가공에는 어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링 등의 열처리가 필요한 경우가 많습니다. 그러나 카바이드 소재는 일반적으로 열처리가 필요하지 않으며 응력 완화 처리만 필요할 수 있습니다. 열이란 [...] 무엇인가요?
철강 가공에는 어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링 등의 열처리가 필요한 경우가 많습니다. 하지만 카바이드 소재는 일반적으로 열처리가 필요하지 않으며 응력 완화 처리만 필요할 수 있습니다.
열처리란 무엇이며 그 목적은 무엇인가요?
열처리는 원하는 구조와 특성을 얻기 위해 고체 금속 또는 합금을 가열하고, 특정 온도에서 유지하며, 제어된 방식으로 냉각하는 과정입니다. 열처리의 주요 목적은 다음과 같습니다:
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- 경도, 강도 및 인성을 증가시킵니다.
- 표면의 내마모성과 내식성을 개선합니다.
- 가공 중 가공성을 향상시킵니다.
- 처리 중에 발생하는 내부 스트레스를 제거합니다.
열처리 공정 비교표: 어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링
| 비교 | 어닐링 | 정규화 | 담금질 | 템퍼링 |
|---|---|---|---|---|
| 열처리 방법 | 상 변환 온도 이상으로 가열하고 유지한 다음 용광로로 천천히 식힙니다. | 상 변환 온도 이상으로 가열하고 유지한 다음 공기 중에서 자연 냉각합니다. | 상 변환 온도 이상으로 가열하고 유지한 다음 물, 기름 또는 기타 매체에서 빠르게 식힙니다. | 담금질된 강철을 상변태 온도 이하로 재가열하고 유지한 다음 천천히 냉각합니다(공랭식 또는 용광로 냉각). |
| 처리할 머티리얼 유형 | 저/중탄소강, 합금강; 주조, 단조, 용접; 가공성 향상 또는 응력 완화가 필요한 부품 | 중/고 탄소강, 합금강; 단조품, 주조품, 용접품; 중간 강도와 인성이 필요한 단순 형상 부품 | 중/고 탄소강, 합금 구조강, 공구강; 고강도 및 경도가 필요한 절삭 공구, 금형, 샤프트, 기어 | 담금질된 강철 부품; 경도 조정 및 담금질 응력 완화가 필요한 부품(공구, 베어링, 기계 부품) |
| 온도 비교 | 넓은 온도 범위(Ac1~Ac3 이상), 중간-저온(예: 탄소강 ~700~900°C) | 어닐링보다 약간 높은 온도(Ac3/Accm 이상), 중간 정도의 전체 온도(예: 탄소강 ~850~950°C) | 정상화에 가까운 온도(Ac3/Ac1 이상), 중간~높은 전체 온도(예: 탄소강 ~800~950°C) | 저온(Ac1 이하, 예: 탄소강 ~150-650°C); 목적에 따라 저온, 중온, 고온 템퍼링으로 분류됩니다. |
| 애플리케이션 시나리오 | 1. 주조/단조/용접 후처리, 가공 스트레스 제거 2. 소재 가소성 개선으로 가공 용이성 향상 3. 후속 열처리를 위한 입자 구조 개선 |
1. 균형 잡힌 강도와 인성이 요구되는 기계 부품(기어, 샤프트) 2. 어닐링을 대체하여 생산 주기를 단축하고 공정을 간소화합니다. 3. 저탄소강 가공성 향상 |
1. 높은 경도와 내마모성이 필요한 부품(절삭 공구, 금형, 베어링 볼) 2. 기계 구조물에서 충격 하중을 견디는 중요 구성 요소 |
1. 모든 담금질된 강철 부품의 사후 처리 2. 절삭 공구, 게이지: 저온 템퍼링 3. 스프링: 중간 온도 템퍼링 4. 샤프트, 커넥팅 로드 및 기타 구조 부품: 담금질 + 고온 템퍼링 |
| 목적 | 1. 경도를 낮추고 소재를 부드럽게 만들어 가공 용이성 향상 2. 내부 스트레스 해소 3. 통일된 조직 및 구성 4. 후속 열처리를 위한 입자 구조 개선 |
1. 입자 구조 개선, 조직 균일성 향상 2. 재료 강도 및 인성 증가(어닐링보다 우수) 3. 하이퍼유텍로이드강에서 네트워크 시멘타이트 제거 4. 프로세스 간소화, 생산 주기 단축 |
1. 경도와 강도를 크게 높입니다. 2. 높은 내마모성 확보 3. 마르텐사이트 구조 확보 |
1. 담금질 응력 제거, 취성 감소, 부품 안정성 향상 2. 경도, 강도, 인성과 같은 기계적 특성 조정 3. 부품 치수 안정화, 변형 방지 |
| 비용-편익 분석 | 장점: 간단한 공정, 낮은 장비 요구 사항(일반 저항로), 저렴한 비용 단점: 느린 냉각, 긴 생산 주기, 낮은 효율성 |
장점: 간단한 냉각 방식(공랭식), 특별한 냉각 장비 필요 없음, 어닐링보다 높은 효율, 적당한 비용 단점: 부품 형상에 대한 일부 제한(공랭식으로 변형되기 쉬운 복잡한 부품) |
- 장비 및 매체 비용: 담금질 매체(물, 오일 등) 및 관련 장비가 필요합니다. - 스크랩 위험: 변형 및 균열 위험이 높고 엄격한 관리가 필요하며 수정 또는 스크랩 비용이 증가할 수 있습니다. - 높은 부가가치: 고성능 소재 구현을 위한 핵심 단계 |
- 필요한 비용: 담금질 후 필수 단계, 생략할 수 없음 - 정밀한 제어: 안정적인 성능을 위해서는 온도 제어가 정확해야 합니다. |
담금질이란 무엇이며 담금질 시 어떤 규칙을 준수해야 하나요?
담금질은 강철 부품을 Ac3 또는 Ac점 이상의 온도로 가열하고 일정 시간 동안 해당 온도를 유지한 다음 급속 냉각하여 마르텐사이트 및/또는 베이니틱 구조를 얻어 강철 부품의 강도와 경도를 개선하는 열처리 공정입니다. 담금질 시에는 다음 규칙을 따라야 합니다:
산업용 오븐
- 담금질 온도를 유지해야 합니다. 온도에 도달하지 못하면 부품을 추가로 가열하고 일정 시간 동안 유지한 후 적절한 냉각 매체에 넣어야 합니다.
- 원하는 경도에 도달하면 더 높은 경도와 인성을 얻을 수 있으므로 더 낮은 온도에서 담금질하는 것이 바람직합니다.
- 큰 탄소강 부품은 물에서 담금질하고 작은 부품은 오일에서 담금질합니다. 온도가 550~600°C일 때는 물 담금질을, 온도가 200~300°C일 때는 오일 담금질을 사용합니다.
- 텅스텐 카바이드 부품 은 물로 냉각하고 얇고 섬세한 도구는 기름으로 냉각합니다.
- 톱날과 같이 길고 얇은 강철 부품은 변형을 최소화하기 위해 담금질 중에 철판에 고정하는 것이 바람직합니다.
템퍼링이란 무엇인가요? 템퍼링에는 어떤 유형이 있으며 그 목적은 무엇인가요?
스트레스 완화를 위한 텅스텐 카바이드 오븐 가열
템퍼링이란 무엇인가요? 템퍼링에는 어떤 유형이 있으며 그 목적은 무엇인가요?
담금질은 강철 부품의 경도와 강도를 높일 수 있지만, 내부 응력이 발생하여 강철이 부서질 수 있습니다. 따라서 담금질 후에는 템퍼링이 필요합니다. 템퍼링은 경화된 강철 부품을 에이씨 포인트 이하의 온도로 재가열하고 일정 시간 동안 그 온도를 유지한 다음 실온으로 냉각하는 과정을 포함합니다. 이 열처리 공정은 내부 응력을 완화하고 인성을 개선하는 것을 목표로 합니다. 템퍼링은 일반적으로 가열 온도에 따라 다음 세 가지 유형으로 분류됩니다:
- 저온 템퍼링: 가열 온도 범위는 150-250°C입니다. 목적은 내부 응력을 부분적으로 완화하고 강철 부품의 인성을 높이는 것입니다.
- 중온 템퍼링: 가열 온도 범위는 350-450°C입니다. 그 목적은 내부 응력을 더욱 완화하고 강철 부품의 인성을 개선하는 것입니다.
- 고온 템퍼링: 가열 온도 범위는 500-680°C입니다. 그 목적은 내부 응력을 완전히 해소하고 강철 부품에 높은 경도, 인성 및 내마모성을 제공하는 것입니다.
경도 측정
어닐링이란 무엇인가요? 어닐링의 목적은 무엇인가요?
어닐링은 금속 또는 합금을 적절한 온도로 가열하고 일정 시간 동안 그 온도를 유지한 다음 천천히 냉각(일반적으로 용광로에서)하는 열처리 공정입니다. 어닐링의 목적은 경도를 낮추고, 가공성을 개선하고, 연성을 높이고, 기계적 특성을 개선하는 것입니다. 또한 어닐링은 주조 및 단조 부품의 내부 응력, 고르지 않은 미세 구조, 입자의 거칠어짐을 제거할 수 있습니다.
정규화란 무엇인가요? 정규화의 목적은 무엇인가요?
노멀라이징은 강철 또는 강철 부품을 Ac3 온도 이상으로 가열한 다음 상온에서 냉각하는 열처리 공정입니다. 노멀라이징은 냉각 속도 측면에서 어닐링과 다르며, 노멀라이징은 냉각 속도가 더 빠르며 때로는 가열 온도가 어닐링보다 높습니다. 노멀라이징의 목적은 구조를 개선하고 저탄소 및 중탄소 구조용 강철 부품의 강도와 인성을 높이며 내부 응력을 줄이고 가공성을 개선하는 것입니다.
