서브제로 열처리 방법과 목적에 대해서 알아보자

서브제로 열처리 방법과 목적에 대해서 알아보자

서브 제로 처리는 철강에 대한 열처리 방법의 일종으로

담금질한 강재를 급속히 냉각 처리하는 것입니다.

 

서브 제로 처리가 필요한 것은 딱딱함을 중요시한 철강으로,

예를 들어 고급 칼 등이 있습니다.

 

이번 포스팅에서는 그 밖에 서브 제로 처리의 목적과 방법, 온도에 대해서도 설명하겠습니다.

 

서브 제로 처리란 어떤 것 일까?

서브 제로 처리는 강철의 열처리 방법의 일종입니다.

 

서브 제로를 영하 처리나 선전 저온 처리라고 부르는데,

서브 제로 처리는 간단하게 말하면

 

담금질한 강재를 0℃ 이하로 급속히 냉각 처리하는 것입니다.

온도를 내리는 혼합제에는 탄산 가스, 드라이 아이스, 

액체 질소 등이 있고, 드라이 아이스와 알콜로 

약-8°C, 탄산 가스로-130°C, 액체 질소-196°C까지 냉각할 수 있습니다.

-100°C까지 서브 제로 처리를 보통 서브 제로라고 부르며

-130°C이하의 처리 온도를 초 서브 제로라고 부르는데, 

온도가 낮을수록 내마모성 향상이 기대됩니다.

 

서브 제로 열처리의 목적

서브 제로 처리의 목적은 다수 있습니다.

재료의 경도나 치수를 일정하게 하는 것, 경도를 균일하게 하고

내마모성을 높이거나 자성을 높이고 노후화를 방지하는 것 등을 들 수 있습니다.

서브 제로 처리는 그 처리에 의해서 철강의 금속 조직을 

마르텐사이트로 변화시킴으로써 철강의 경도를 극적으로 향상시킵니다.

 

 

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서브 제로 열 처리는 왜 필요할까

잔류 오스테나이트는 경년에 의해서 치수가 변화하거나

균열과 경도 저하의 원인이 됩니다.

 

그 때문에 서브 제로 처리는 정밀 부품 및 금형으로 잘 이용되고 있습니다.

 

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경도의 균일화나 증가, 조직적 성질의 향상과 치수 안정 등을 목적으로, 

서브 제로 열처리가 실시되고 있습니다.

철강을 담금질했을 때 마르텐사이트화하지 못한 채 

잔류 오스테 나이트가 생기면 이 조직은 매우 불안정해지면서

치수가 바뀌는 경우가 있습니다.

이 현상은 고탄소 강 정도 발생하기 쉽고 

딱딱함을 중요시한 철강은 서브 제로 처리가 필요하게 됩니다.

또, 금형이나 블록 게이지 등 치수 변화를 회피하려면

서브 제로 열처리가 필요합니다.

마르텐사이트는 Fe-C계 합금을 

안정된 오스테 나이트에서 급격히 냉각함으로써 얻는 조직입니다.

 

체심 정방 격자의 철의 결정 중에 탄소가 침입한 것으로

철강 강재의 조직 중 가장 단단한 조직입니다.

철강 재료를 730℃ 이상으로 가열하면 

오스테 나이트라고 불리는 금속 조직으로 변화하는데

이 오스테 나이트 조직이 만들어진 상태라면

비교적 부드러운 상태입니다.

 

서브 제로 처리가 사용되는 곳은 어디일까?

담금질 할 때에 잔류 오스테 나이트가 생기면

조직은 불안정과 되고 치수가 바뀌는 일이 있으므로

고급 칼과 칼 등 딱딱함을 중요시한 철강은 서브 제로 열처리가 필요하게 됩니다.

 

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서브 제로 처리 방법

서브 제로 처리는 철강을 담금질 직후에 행하고,

잔류 오스테 나이트를 마르텐사이트화시킵니다.

잔류 오스테 나이트는 열역학적으로 불안정한 조직이며,

오랜 시간 걸려서 다른 조직에 변화합니다.

 

또 마르텐사이트는 Fe-C계 합금을 오스테 나이트에서 

급랭함으로써 얻습니다.
 

 

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서브 제로 처리 온도는 얼마일까?

서브 제로의 명칭은 담금질 직후 0℃ 이하로 

냉각함으로써 그렇게 불리게 되었습니다.

서브 제로 처리는 온도가 낮아질수록 내마모성이 높아진다는 특징이 있습니다.

 

그러나 실제로는 담금질 후에 급격히 냉각되면 

서브 제로 마약으로 불리는 금이 발생하기 때문에 

100℃ 정도의 물로 되돌린 후 식힐 필요가 있습니다.

서브 제로 처리에서는 일반적으로

-60℃에서-100℃ 정도의 온도까지 내려가는 것이 

이상적이지만, 그것보다 더욱 낮은 온도의

초서브 제로 처리로 불리는 처리 방법도 있습니다.

그 방법으로는 액체 질소에 의해서

-160℃에서-200℃ 전후까지 낮추는 처리 방법으로

내마모성을 대폭 향상시키는 효과가 있습니다.

 

서브 제로 처리는 철강에 대한 열 처리 방법의 일종으로 

간단하게 말하면 담금질한 강재를 0℃ 이하로 급속히 냉각 처리하는 것입니다.

 

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서브 제로 처리는 경도의 균일화나 증가, 

조직적 성질의 향상과 치수 안정 등을 목적으로 하고 있습니다.

서브 제로 처리 방법은 철강을 담금질 직후에 행하고,

잔류 오스테 나이트를 마르텐사이트화시킵니다.

서브 제로 처리에서는 일반적으로 -60℃~-100℃ 정도의

온도까지 내려가는 것이 이상적이지만,

그것보다 더욱 낮은 온도의 초서브 제로 처리로 불리는 처리 방법도 있습니다.

 

 

 

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