금속 열처리 공정은 크게 전체 열처리, 표면 열처리, 화학적 열처리 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 가열 매체, 가열 온도, 냉각 방법에 따라 각 범주 내에서도 여러 가지 세부 열처리 공정이 존재합니다. 동일한 금속이라도 다양한 열처리 공정을 통해 서로 다른 구조를 얻을 수 있으며, 결과적으로 다양한 물성을 갖게 됩니다. 강철은 산업에서 가장 널리 사용되는 금속이며, 미세 구조 또한 매우 복잡하기 때문에 강철 열처리 공정의 종류도 매우 다양합니다.
전체 열처리란 금속 전체를 가열한 후 적절한 속도로 냉각하여 전체적인 기계적 특성을 변화시키는 열처리 공정입니다. 강철의 전체 열처리는 일반적으로 어닐링, 노멀라이징, 퀜칭, 템퍼링의 네 가지 기본 공정을 포함합니다.
1. 어닐링
어닐링은 가공물을 적절한 온도로 가열하고, 재질과 가공물 크기에 따라 유지 시간을 다르게 설정한 후 서서히 냉각하는 공정입니다. 이 공정의 목적은 금속의 내부 구조를 평형 상태에 도달시키거나 근접하게 만들고, 이전 공정에서 발생한 내부 응력을 해소하여 우수한 가공 성능과 사용 성능을 얻거나, 후속 담금질을 위한 구조를 준비하는 것입니다.
2. 정규화
노멀라이징(정규화)은 공작물을 적절한 온도로 가열한 후 공기 중에서 냉각하는 공정입니다. 노멀라이징의 효과는 어닐링과 유사하지만, 얻어지는 구조가 더 미세해진다는 점이 다릅니다. 재료의 절삭 성능을 향상시키는 데 자주 사용되며, 특정 요구 사항을 충족하기 위해 사용되기도 합니다. 고품질 부품의 최종 열처리로는 적합하지 않습니다.
3. 담금질
담금질이란 가공물을 가열하고 일정 상태로 유지한 다음, 물, 기름 또는 기타 무기염 용액, 유기 수용액과 같은 담금질 매체에서 급속 냉각하는 공정입니다.
4. 템퍼링
담금질 후 강철은 단단해지지만 동시에 취성이 생깁니다. 강철 부품의 취성을 줄이기 위해 담금질된 강철 부품을 상온보다 높고 650°C 이하의 적절한 온도에서 장시간 유지한 후 냉각합니다. 이 과정을 템퍼링이라고 합니다. 어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링은 전체 열처리에서 "4대 핵심 공정"입니다. 그중 담금질과 템퍼링은 밀접한 관련이 있으며 함께 사용되는 경우가 많고 필수적입니다.
‘사불(四火)’은 다양한 가열 온도와 냉각 방법을 사용하는 여러 가지 열처리 공정을 발전시켜 왔습니다. 특정한 강도와 인성을 얻기 위해 담금질과 고온 템퍼링을 결합한 공정을 담금질-템퍼링이라고 합니다. 일부 합금은 담금질하여 과포화 고용체를 형성한 후, 상온 또는 그보다 약간 높은 온도에서 장시간 유지하여 경도, 강도 또는 전자기적 특성을 향상시킵니다. 이러한 열처리 공정을 시효 처리라고 합니다.
가공 변형과 열처리를 효과적이고 긴밀하게 결합하여 공작물의 강도와 인성을 향상시키는 방법을 변형 열처리라고 합니다. 음압 분위기 또는 진공 상태에서 수행하는 열처리를 진공 열처리라고 하며, 이는 공작물의 산화 또는 탈탄을 방지할 뿐만 아니라 처리된 공작물의 표면을 매끄럽고 깨끗하게 유지하여 공작물의 성능을 향상시킵니다. 또한 침투제를 이용한 화학적 열처리도 가능합니다.
현재 레이저 및 플라즈마 기술의 발전과 함께, 이 두 기술은 일반 강철 가공물의 표면에 내마모성, 내식성 또는 내열성 코팅층을 형성하여 가공물의 표면 특성을 변화시키는 데 사용되고 있습니다. 이러한 새로운 기술을 표면 개질이라고 합니다.
게시 시간: 2024년 3월 31일
