열처리의 종류 및 재질

안녕하세요!! 오늘은 열처리 1탄에 이어 2탄을 준비해 보았습니다!! 함께 하시죠!~~~

 

1..열처리의 기술에 따른 종류

 

열처리 종류를 기술에 따라 다르게 분류하면 (1) 일반열처리 (2) 특수 열처리 로 구분할 수 있다.

(1) 일반열처리

금속재료 및 기계부품의 가공시 발생된 취성을 개선하기 위하여 가열, 냉각하는 열처리기술로서 가열온도, 유지시간 냉각속도의 차에 따라 다음과 같이 분류한다.

➀어닐링(Annealing) : 부품의 연화, 가공성 향상 및 잔류 응력제거

➁ 노말라이징(Normalizing) : 가공시 발생된 이상조직의 균질화 및 가공성 향상

➂ 퀜칭(Quenching) : 부품의 경화(퀜칭처리시 경도는 3 배정도 증가)

➃ 템퍼링(Tempering) : 퀜칭 처리된 부품의 잔류응력 제거, 조직 및 기계적 성질의 안정화

➄ 마르템퍼링(Martempering) : 부품의 경화 및 인성향상

➅오스템퍼링(Austempering) : 부품의 경화 및 인성향상

➆ 시효(Aging) : 저온처리에 의한 안정화된 조직의 석출 및 가공에 의한 경도 향상

 

(2) 특수 열처리

금속부품의 전체 또는 특정부분을 가열, 냉각 또는 특수원소를 첨가하여 내마모성, 내충격성등을 향상시키기 위한 열처리 기술로서 가열방법, 사용재료(처리약품)등에 따라 다음과 같이 분류한다.

1) 부분가열 표면경화

① 고주파 표면경화(Induction surface hardening) : 고주파 유도장치를 사용한 부품

② 화염 표면경화(Flame surface hardening) : 대형 구조물 용접 부분 표면경화를 위한 간이 열처리

③ 레이저 표면경화(Laser surface hardening) : 부품 중 마모가 심한 부위등 필요 부분만의 표면경화

④ 전자빔 표면경화(Laser surface hardening) : 부품 중 마모가 심한 부위등 필요 부분만의 표면경화

2) 전체가열 표면경화

① 침탄(Carburizing) : 부품표면에 탄소의 확산침투에 의한 표면경화

② 침탄질화(Carbonitriding) : 부품표면에 탄소와 소량의 질소를 동시에 침투시켜 표면경화

③ 질 화(Nitriding) : 부품표면에 질소의 침투에 의한 표면경화

④ 침질탄화(Nitrocarburizing) :부품표면에 질소와 소량의 탄소를 동시에 침투시켜 표면경화

⑤ 침 붕(Boriding) : 부품표면에 붕소의 확산침투에 의한 표면경화

⑥ 탄질화물 침투법 : 부품표면에 금속원소와 탄소에 의한 탄화물층을 형성하는 표면경화로 나누어진다.

출처: Shuttershorck

2. 열처리 설계와 재질 선택 시 참고사항

 

1) 열처리에 의해 어떤 성능을 요구하는가?

고내마모성, 고인성, 내피로도, 내충격성, 내열성, 내식성, 탄성, 열피로도, 내한성등 요구성능에 따라 재질, 열처리 기술의 종류, 경도값을 결정한다.

 

2) 제품의 사용온도, 사용조건, 사용빈도, 경제성을 감안한다.

주위의 환경(제품의 사용온도, 마찰열, 부식조건, 진동등)에 따라 혹은 사용빈도를 감안 적정한 강재를 선정한다.

 

3) 사용경도는 어떻게 지정할 것인가?

원제품 경도값인가? KS, JIS 참고값인가? 제품에서 요구하는 인장강도 계산값인가?

 

4) KS, JIS 에 표기된 각 재료별 경도값을 도면에 그대로 사용하면 안된다.

통상 KS, JIS 값은 각 재료별 ø25 ㎜ 환봉에 대한 실험값으로 재질별 조질 또는 Q.T 한 참고값이다. 도면 SPEC은 제품이 요구하는 강도, 경도, 충격 치등 정확한 값을 표기한다.

 

5) SM45C 는 가장 일반적으로 사용하나 열처리가 잘 안되는 점이 있다.

각종기어, 축, 체인, 로울러, 금형, 핀등에 많이 사용되나, 열처리가 잘되는 크기는 ø15 이하 t10 ㎜정도 (수냉하면 ø25 t20 ㎜정도)이며, 그 이상은 경도가 점차 낮아져 HRC50 이상은 어렵다. 체적이 커질수록 점차 고합금강으로 사용한다.(질량효과 때문임) 단 고주파, 중주파 열처리는 체적에 관계없이 SM45C가 무난하다.

 

6) 모든 열처리에서 변형은 필수적으로 발생된다.

제품 완가공후 열처리는 불량을 초래하므로 후공적을 감안해야 한다.

 

7) 림드강 강재(비 탈산처리)로는 열처리 제어가 안된다.

중요품은 모두 킬드강을 사용한다. SS41, SPC 등 저급소재는 KS 비열처리 소재로서 불순물 제거가 안되어 열처리후 경도제어가 곤란하다. 각 재료는 KS 에 림드강, 킬드강 제조법이 표기되어 있다.

 

8) STC3, STC5(탄소공구강)도 탄소강 종류로서 질량효과가 크다.

대형부품, 금형류에는 열처리 경화가 어려워 합금강재로 바꾸는 것이 좋다. 소형부품, 수냉용 단순부품은 관계없다.

 

9) 복합 열처리 기술도 활용 할 수 있어야 한다.

(1) 조질 + 고주파, 중주파

(2) 조질 + 연질화, 가스질화

(3) 풀림 + 침탄, 조질

(4) 진공열처리 + 연질화, 가스질화

(5) 침탄 + 고주파 이상 여러 가지 복합 열처리기술이 활용되고 있다.

 

10) 최고 품질은 적정재질로 적정 열처리기술을 선택하는데 있다.

-----끝----

이상으로 포스팅을 마치겠습니다.