열처리에서 중요한 사항은 열처리품의 표면과 중심 간의 냉각속도 변화이다.
상이한 냉각으로 변형과 균열까지도 일으키는 응력이 발생될 수도 있으므로
잔류응력을 감소시키기 위하여 많은 주의가 요구된다
특수 열처리 기술의 이란
martempering , austempering
잔류응력 생성을 최소화하거나 열처리한 강의부품의 인성을 증가시키기 위해 개발되었고
잔류응력의 근원과 이것을 최소화하기 위한 기술
또한 바람직한 복합성질을 얻기 위하여 기계적 및 열처리를 사용하는
열기계적 처리(thermomechanical treatment)와 변태점 내 어닐링 (intercritical annealing)에
근거하여 저탄소강 열처리 기술도 알아보자
열처리의 종류에 대해
( 잔류응력 변형 담금질 균열 마아탬퍼링 오스템퍼링 기계적 처리 변태점 내 열처리)
잔류응력, 변형 및 담금질 균열
열처리된 강부품을 냉각할 때 일어나는 두 가지 과정은
잔류응력과 변형을 일으켜 치수변화를 초래한다.
조밀 충전된 austenite의 fcc 조직이 ferrite cementite 및 martensite와
같은 조직으로 변태 할 때 생기는 체적팽창
다른 하나는 냉각할 때 단일상 또는 상변태가 없는데서 상의 조합이 일어나는
정상적인 열적수축을 말한다.
austenite 변태에 따른 체적팽창은 austenite 상영역으로부터 냉각할 때 포함되는
어떤 열처리에서도 압도적 지배적 인자이며
열수축은 변태점 이하 열처리에서 재배적인 인자이다.
잔류응력과 변형은 냉각속도가 단면크기 또는 부품위치의 함수이므로
냉각과정에서 다른 위치에서 시간에 따라 체적변화가 일어난다.
austenite화를 포함하는 열처리는 변태점 이하 어닐링 (subcritical annealing)으로
생긴 것과 다른 잔류응력의 형태가 생긴다.
강부품이 austenite 상영역으로부터 냉각될 때는 표면이 빨리 냉각되고
체적팽창을 수반한 austenite 변태가 첫 번째로 일어난다.
내부가 냉각과정에서 변태가 늦게 일어난다면
경화되고 변태된 표면층에 의하여
그 팽창이 제한된다.
이 제한은 부품내부에 압축을 생기게 하고
동시에 내부팽창으로 표면에 인장을 생기게 만든다.
변태점 이하 열처리 부품에서는 반대현상도 일어난다.
단단하고 취약한 고탄소강과 공구강은 특히 퀜칭 균열이 일어나기 쉽다.
가열에서 변형과 균열을 최소화하기 위하여 강은 최종 aaustenite화 온도로
가열하기 전에 예열을 시작한다.
열처리품을 예열온도로 서서히 가열하여
전체가 균일한 온도가 될 때까지 충분한 시간 동안 유지해 준다
특히 열저도도를 낮추는 W과 Mo를 많이 함유란 열간가공 다이강과 고속도강은
가열에서 변형과 균열이 일어나기 쉬우므로 높은 austenite 온도 전에
예열하는 것이 필요하다.
예열온도 : 600~800℃(1,110~1,474℉)
마아템퍼링 (Martempering) or 중단 퀜칭
Ms온도 이상에서 퀜칭하는데 염욕( salt bath) 퀜칭하여 균일한 온도가 될 때까지 충분한 시간을 유지
Ms 온도에서 실온까지 공냉 하는 열처리
오스템퍼링 (Austempering)
고탄소강에서 변형과 균열을 감소시키기 위하여 설계된 경화처리
목적은 martensite보다도 bainite를 생성하기 위함
템퍼링은 필요하지 않다
오스템퍼링하는 탄소강품은 pearlite가 생성되지 않도록
냉각속도가 충분히 빨라야 하므로 크기에 제한이 있다
온도가 높은 용융염에서는 퀜칭 효율이 낮다
이것을 보완하기 위하여 합금강을 선택하면 변태가 완료되기 위해서
아주 오랜 시간이 소요되는데 이때까지 bainite 경화능이 증가된다.
열적. 기계적 처리
통상적 열처리 또는 가공방법으로 얻을 수 없는
현미경 조직과 성질개선을 위하여 소성변형과 열처리를 겸하는 처리공정
목정은 전연성 또는 인성이 향상된 강도증가
변태점 내 열처리
저탄소강에서 강도와 전성을 잘 조합하기 위한 새로운 시도에는
ferrite와 pearlite 현미경조직으로 되어 있는 열간 또는 냉간압연한
박판강을 변태점 내 (ingercritical) 어닐링이 있다.
우리나라 철강산업은 1970년대에 본격화되어 지난 20년간 연평균 16% 고속정장을 하여
1995년도에는 3,677만 톤을 기록했다
조강 생산은 포항제철이 조업을 시작한 1973년 100만 톤을 돌파하였고
1981년 1,000만 톤 이후 1989년 2,000만 톤 1993년 3,000만 톤을 생산했고
늦게 시작된 중국과 한국만 유일하게 현재 3,000만 톤 이상을 생산하고 있다.
우리나라는 세계 6위의 철강 생산국으로 불모지에 설비와 기술도입을 과감하게 투자한
철강회사 경영인과 조업기술에 헌신한 철강산업의 종사자의 큰 역할이 있었다 할 수 있겠다.
철강재료는 다음 세기에도 인류가 가장 많이 쓰는 구조용 재료일 것이며
철강기술은 지속적 발전과 그 기술을 잘 아는 집단들의 몫으로 남을 것이다.
오늘은 특수 열처리에 대한 포스팅을 해보았다.
다음 포스팅은 또 다른 공정기술에 대한포스팅으로 돌아오겠습니다.
행복한 나날 되시기 바랍니다.