금속 열처리의 종류와 열처리 목적에 대해서 알아보자

금속 열처리의 종류와 열처리 목적에 대해서 알아보자

철에는 철 이외의 성분도 포함되어 있습니다.

철의 원소만으로 구성되는"준철"은 세간에는 거의 나돌지 않습니다. 

 

철 안에 포함되는 철 이외의 원소로 대표적인 것은 "탄소"입니다.

 

강철 속에 포함되는 철과 탄소의 조직의 상태가 강철의 성질은 변화합니다.

 

예를 들면 식염수를 급격히 증발시키면 자잘한 결정을 가지고 

천천히 증발시키면 큰 결정을 가지게됩니다.

 

이와 같이 철과 탄소의 조직은 철의 온도와 냉각되는 속도로 변화합니다.

이런 성질을 이용하고 철의 조직의 모습을 변화시키고 필요한 성질을 얻는 방법을 "열처리"라고 부릅니다.

금속 열처리의 종류

일반적으로 실시하는 열처리는 다음의 4가지입니다. 

원자로 등을 써서 부품 전체를 가열 또는 냉각하기 때문에 "전체 열처리"라고도 불립니다.

 

담금질

담금질은 쇠를 800℃~850℃에서 빨갛게 될 때까지 데워서, 

잠시 놓은 뒤에 물이나 기름 속에 넣고 급랭 처리합니다.

 

JIS기호로는 HQ로 표기합니다.

 

이 공정을 실시하면 강철은 꽤나 딱딱해지나

동시에 여려진다는 문제를 안게됩니다.

 

그 때문에 담금질의 뒤에는 "템퍼"를 실시합니다.

 

또 담금질로 냉각할 때는 조직의 팽창이나 수축으로 인한 부품에

금과 변형이 발생할 수 있으므로 주의가 필요합니다.

또 담금질을 하면 부품은 매우 딱딱하므로,

절삭 등의 가공이 끝난 뒤 최종 공정 가까이에서 이뤄지는 것이 일반적입니다.

 

조질

템퍼는 담금질한 부품을 다시 가열하여 차갑게하는 처리입니다.

JIS기호로는 HT라고 표현합니다.

 

조질을 하면 부품의 경도는 조금 떨어지지만, 빈곤함이 사라지고 딱딱함과 끈기 모두를 얻을 수 있습니다.

 

또 경화로 냉각된 때 발생한 내부 응력

(수축의 불균형 등으로 부품의 내부에 힘이 드는 것)을 제거할 목적도 있습니다.

 

템퍼에는 저온 템퍼와 고온 템퍼의 2종류가 있습니다.

 

저온 템퍼는 150℃~200℃에서 1시간 정도 보유하고 공기 냉각합니다.

한편 고온 템퍼에서는 550℃~650℃를 더하고, 1시간 정도 보유한 뒤에 냉각합니다.

담금질과 템퍼는 공구처럼 딱딱함을 필요한 제품에 사용됩니다.

 

풀림

풀림은 담금질와는 반대로 강철을 부드럽게 가공하기 쉽게 하거나 

가공 등의 영향으로 굳어 버린 조직을 부드럽게 하기 위해서 실시합니다.

 

가열에 의해서 부품 내부의 조직을 균일화하거나, 

뾰족한 조직에 둥그스름한 느낌을 갖게 하기도 합니다.

 

풍림에는 몇가지 종류가 있는 종류와 강철의 조직에 의해서 

요구되는 온도는 550℃ 정도에서 950℃ 근처와 폭이 있습니다.

 

어느 케이스도 가열되고 1시간 정도 온도를 유지한 뒤 원자로 내에서 천천히 냉각합니다.

금형 등을 절삭 가공하기 전에 부재의 잔류 응력을 제거하는 목적이나,

판재를 판금 가공에 적합한 연함으로 바꾸게 합니다.

 

노말라이징

노말라이징은 주로 철강 재료의 제조 단계에서 발생한 불균형인 철의 조직을 균일화시키고

절삭 가공, 프레스 가공 등에 적합한 상태로 만들게 합니다.

JIS기호로는 HNR로 나타냅니다.

쇠를 800℃~900℃ 정도로 가열하고, 그 후 공기 냉각합니다.

표면만 열처리하는 방법

기본적인 열처리는 부품 전체를 가열하고 장시간 유지해야 합니다.

그래서 큰 원자로와 수랭 등(기름 냉각 설비가 소요되는 등) 많은 비용을 필요로 합니다.

그러나,예를 들면 기어 등의 경우 부품 전체의 강도는 필요 없고,

치아 부위만 강도를 필요로 하는 경우도 많습니다.

 

그런 경우에 하는 것이 표면 담금질과 침탄 담금질입니다.

코일을 가까이 던지는 전자 유도에 의한 부품의 표면만 가열하는 고주파 담금질은 

표면 담금질 속에서도 특히 자주 이용되는 방법입니다.

톱니 바퀴의 톱니의 표면을 딱딱하게 하고 수명을 늘리기 위한 가공으로 자주 쓰입니다.

 

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정리

열 처리는 금속 재료를 강하게 하고 부드럽게 하거나

가공에 적합한 상태로 하는 등 다양한 목적으로 합니다.

 

특히 담금질과 템퍼는 금속의 강도를 얻어 피로에 강한 부품을 만드는 방법으로 자주 이용되는 방법이니,

공정 및 효과를 기억하고 두면 좋을 것입니다.

 

 

 

 

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