금속 열처리 종류

열처리기술은 금속재료, 기계부품, 금형공구의 기계적 성질을 변화시키기 위하여 가열과 냉각을 반복함으로써 특별히 유용한 성질(내 마성, 내충격성, 사용수명연장 등)을 부여하는 기술로서 금속 제조 공정의 중간 또는 최종단계에서 이루어지고 있다.

 

 

 

금속 열처리 종류

 

금속 열처리 기술에는 일반열처리 및 특수 열처리 기술이 있는데 금번에는 일반 열처리기술에 대해서 살펴보고자 한다.

금속의 일반 열처리 기술은 금속재료 및 기계부품의 가공 시 발생된 취성을 개선하기 위하여 가열, 냉각하는 열처리기술로서 가열온도, 유지시간 냉각속도의 차에 따라 다음과 같이 분류한다.

 

 

1) 담금질(Quenching): 재료의 경도와 강도를 높이기 위한 공정.
재료를 변태점(723 ℃) 이상 높은 온도로 가열하여 오스테나이트 조직에 이르게 한 후 일정시간 유지한 후 물이나 기름(공기 중) 중에 경도를 높이는 작업.

 

2) 뜨임(Tempering): 담금질한 강철을 알맞은 온도로 다시 가열하였다가 공기 속에서 식혀서 조직을 무르게 하고 안정시켜 내부의 응력을 없애주는 공정. 

 

담금질로 인해 굉장히 경도가 높아져 있어 인성을 향상하기 위해 뜨임을 통해 인성을 부여한다.

변태점(723 낮은 온도로 가열한 후 냉각시키는 열처리로 조직 및 기계적 성질을 안정화하고 잔류 응력을 경감, 제거하여 탄성 한도와 항복 강도를 향상한다.
경도는 낮아지지만 인성이 좋아진다.  

 a. 보통 뜨임: 가장 대표적인 뜨임으로 강철에 주로 실시하며 인성과 연성을 향상하며 외부 크랙의 발생을 억제해 준다.

 b. 반복 뜨임: 고합금강, 고속도강 주로 실시. 보통뜨임을 반복해서 실시하는 것을 말함 

 c. 점성 뜨임: 저온 뜨임 일종으로 100~200 ℃에서 수냉하며 경도 감소 없이 점성과 내마모성을 향상한다.

 d. 스프링 뜨임: 스프링 같이 강인한 탄성을 주기 위해 400~500 ℃ 에서 수냉하며, 조질이라고 부르기도 한다. 

 e. 경뜨임: 고속뜨임이라고도 하며 500~600 ℃에서 뜨임 하면 담금질한 것보다 더욱 경화되어 절삭성과 내마모성이 향상된다. 

 f. 프레스 템퍼: 뜨임시 가열과 동시에 압력을 주어 체적 증가를 방지하는 뜨임으로써 일반적으로 잘 사용하지 않는다. 

 

3) 불림(Normalizing, 소준):  강을 오스테나이트 구역까지 가열 후 공냉(강제 송풍 냉각)하여 표준상태로 만들기 위한 열처리 조작.

목적은 주조 조직을 미세화, 냉간 가공에 의한 내부응력을 제거, 결정 조직과 가공성을 높이고 기계적, 물리적 성질 개선, 구상화 풀림을 하기 위한 전처리이다.

불림에는 보통 불림, 2단 불림, 항온 불림 3가지 있다. 

일반적으로는 가공 후 담금질 처리 시 변형을 줄이기 위한 작업으로 행해지고 있다. 

4) 풀림(Annealing, 소둔): 재료를 일정한 온도로 가열 후 도내에서 냉각하여 내부 조직을 고르게 하고, 응력을 제거하는 열처리 공정.

가공을 쉽게 하기 위한 풀림(연화 풀림), 응력을 제거하기 위한 풀림(응력 제거 풀림), 등이 있다. 

 

 

요약하면 다음과 같다.