◎풀림(Annealing)

열처리 실기 이론 총정리

-강의 열처리-

(1)목적

①강을 연화

②결정조직을 균질화

③내부응력을 제거

④기계적, 물리적 성질 변화

(2)가열온도 : A3 - A1 또는 A3변태선 위의

30∼50℃ 범위

(3)냉각방법 : 노냉 또는 2단냉각(서냉)

(4)풀림의 종류

①완전풀림

일반적인 풀림, 강을 Ac3 또는 Ac1점 이상의 온도에서 적당시간 가열후 노중냉각 하다  550℃에서 공랭

②항온풀림

S곡선의 코 또는 이것보다 약간 높은 온도       부근에서 항온유지 시켜 변태를 완료하는 방법

(공구강 또는 자경성이 강한 특수강을 연화풀       림 하는데 적합)

③응력제거 풀림

냉간가공 부품, 용접부품, 주조상태의 강, 단조한 강, 담금질한 강의 잔류응력을 제거하기 위하여 보통 500∼600℃ 정도에서 가열한 후 서냉하는 조작

④확산풀림

강내부의 C, P, S, Mn 등의 미소편석을 제거시키는 작업으로 Ac3 또는 Acm 이상(1050∼1300℃)의 고온에서 하는 풀림

⑤중간풀림

냉간가공에 의하여 경화된 강재를 가공하는 도중 연화시켜 가공을 쉽게 하기 위해서  Ac1점 직하의 온도에서 강을 2∼5시간 유지후 공랭하는 방법

⑥구상화 풀림

목적 : 가공성 향상, 절삭성 향상, 인성을 증가,

담금질 균열 방지

◎열처리 조직과 절삭성과의 관계

◎불림(Normalizing)

(1)목적

①불균일한 조직을 균질화

②결정립을 미세화

③기계적 성질 향상

④표준조직

(2)가열온도

A3, Acm 변태선 + 30∼50℃ 범위

(3)냉각방법 : 공랭

(4)불림의 종류

①보통불림

필요한 불림온도까지 상승시킨 후 일정하게 노내에서 유지시킨후 대기중에서 방냉

②2단불림

불림의 온도로부터 화색이 없어지는 온도(약 550℃) 까지 공랭한 후 불림상자에서 서냉하여 상온까지 냉각

구조용강 - 연신율 및 강인성이 향상

고탄소강 - 백점이나 내부균열이 방지

③항온불림

항온변태 곡선의 코의 온도와 비슷한 550℃부근에서 항온변태를 시킨후 상온까지 공랭

저탄소 합금강 - 절삭성이 향상

④이중불림

1회열처리 : 고온불림(930℃ 까지 유지후 공랭)

(조직의 개선 및 편석성분이 균질화)

2회열처리 : 저온불림(820℃ 또는 A3 부근의 온도              에서 공랭)

(펄라이트 조직의 미세화)

◎담금질(Quenching)

(1)목적 : 강을 강하고 경하게 하기 위하여

(2)가열온도 : A3-1 변태선 + 30∼50℃

(3)유지시간 : 두께 25mm당 30분

(4)종류

①시간담금질(인상담금질)

냉각속도의 변화를 냉각시간으로 조절하여 주는 것

②분사 담금질

담금질하여 경화되는 부분에 담금질액을 분사시켜 급랭하는 방법

(부분적인 냉각을 필요로 하는 것에 적당)

③프레스 담금질

담금질에 의한 처리품의 변형을 방지하기 위해 담금질시 처리품을 금형으로 누른 상태에서 담금질

◎심냉처리

상온으로 담금질된 강을 다시 0℃ 이하의 온도로 냉각하는 작업

목적 : 잔류오스테나이트를 마텐자이트로 변태

효과 : 경도 향상, 치수변화 방지,

◎잔류오스테나이트의 생성 원인

①고탄소강

②담금질온도가 높을 때

③유냉시

④합금원소의 양이 많을때

◎블루잉

강을 250∼370℃의 온도에서 가열하면 강의 표면에 청색의 산화피막이 생기는 것.

◎뜨임

(1)목적 : 담금질에 의해 경해진 강에 인성을 부여

(2)뜨임에 의한 조직 변화

단계	온도	변화	부피
1단계	∼200℃	□마텐자이트→ □마텐자이트	수축
2단계	200∼300℃	잔류오스테나이트→마텐자이트	팽창
3단계	250∼400℃	마텐자이트→ 트루스타이트	수축
4단계	400∼600℃	트루스타이트→ 소르바이트	수축

◎뜨임취성

①저온 뜨임취성(300℃ 취성)

250∼300℃ 온도에서 뜨임하면 충격치가 최대로 감소하는 현상

②1차뜨임취성

450∼525℃의 온도에서 뜨임하면 뜨임시간이 길어져 충격치가 감소하는 현상

예방 : 소량의 Mo 첨가

③2차뜨임취성(고온 뜨임취성)

525∼600℃의 온도에서 뜨임후 서냉시 충격치가 감소하는 현상

예방: 급랭, Mo 또는 W 첨가

◎스냅뜨임

담금질을 행한 재료에 100∼200℃의 온도에서 저온뜨임

목적 : 점성과 내마모성 부여

◎기계구조용 탄소강의 뜨임취성 방지

뜨임온도 보다 낮은 온도로 뜨임

◎페텐팅 처리

중탄소강 또는 고탄소강을 Ac3점 또는 Acm점 직상의 온도에서 가열하여 균일한 오스테나이트 상태로 만든후 400∼520℃의 용융염욕 또는 Pb욕 중에 침적한후 공랭시켜 적당한 시간을 유지시켜 상온까지 냉각 시키는 방법

조직 : 베이나이트 또는 소르바이트

◎용체화 처리

고Mn강(하드필드 강) 또는 오스테나이트 강, 초합금강을 A3 변태점 이상의 온도로 가열하여 탄화물 및 기타의 화합물을 오스테나이트중에 고용 시킨후 그 온도로부터 기름 또는 물중에 급랭시켜 과포화된 오스테나이트를 상온까지 가져오는 처리

◎강의 항온 열처리

①오스템퍼링

오스테나이트 상태로 부터 강을 S곡선의 코와 Ms점 사이의 항온 염욕에 급랭하여 항온유지하는 처리

조직 : 베이나이트

②마템퍼링

오스테나이트로 부터 Ms점 이상의 온도로 담금질 하여 강 전체의 온도가 균일해질 때까지 냉각제에서 유지하한후 공랭하여 Ar" 변태를 천천히 진행한 후 뜨임처리 하는 조작

조직 : 마텐자이트

특징 : 담금질에 의한 변형 및 균열이 없다.

③마퀜칭

Ms∼Mf 사이의 온도의  염욕에 급랭하고, 변태가 완료할 때까지 항온 유지시키는 열처리

조직 : 마텐자이트

+ 베이나이트

◎고속도강의 표준형

텅스텐(18%)-크롬(4%)-바나듐(1%)

◎고속도강의 담금질 온도

1단계 : 500∼600℃(서서히)

2단계 : 900∼950℃(균일가열)

3단계 : 1250 ∼1290℃(급속가열)

◎고속도강의 2차경화(뜨임경화) 현상

담금질 처리된 고속도강을 500∼600℃로 가열하여 뜨임하면 현저하게 경화되는 현상

원인 : 1차뜨임시 잔류오스테나이트의 마텐자이트         로 변태

◎고속도강의 뜨임

1차뜨임 : 잔류오스테나이트를 마텐자이트로 변태

2차뜨임 : 1차뜨임에서 변태된 마텐자이트를 뜨임

◎합금공구강의 구상화 풀림

조직의 균질화, 기계가공성 향상, 열처리 후의 기계적 성질 향상 등을 위하여 탄화물을 구상화 하기 위한 구상화 풀림 처리를 담금질 전에 실시

◎질화강의 열처리

①온도 및 조직

저온의 페라이트 영역

②함유원소의 영향

Al : 표면 강도를 증가

Cr : 질화층을 두껍게 하는 역할

◎스테인레스강의 3가지 조직

①페라이트

②오스테나이트

③마텐자이트

◎마텐자이트계 스테인레스강

대표 : 13크롬강

◎오스테나이트계 스테인레스강

①대표 :18-8스테인레스강( 18Cr-8Ni)

②용체화 처리

18-8 스테인레스강의 기본적인열처리로써 냉간가공 또는 용접등에 의해서 생긴 내부 응력을 제거를 위한 열처리

조직 : 오스테나이트의 기지위에 풀림쌍정이 나타남

◎스프링강의 열처리

목적 : 높은 탄성, 높은내피로성과 적당한 강인성

◎스프링강의 담금질 변형 방지 대책

담금질할 때 강재를 압축해 주는 가압담금질

◎Fe-Ni-Cr(Co)계 열처리

용체화 열처리 후 석출경화 열처리

가열유지 온도 : 1000∼1300℃에서 가열 유지후                  급랭

석출경화 온도 : 700∼800℃