[스크랩] 熱처리란?

열처리

열-처리熱處理 [명사][하다형 타동사] 재료를 가열하거나 냉각함으로써

 그 기계적 성질을 바꾸는 일. 경도(硬度)를 높이기 위한 담금질 같은 것.

침탄 [浸炭, carburizing]

 

요약

강철의 탄소함유량을 증가시키기 위하여 탄소를 강철에 도입하는 방법이다. 저탄소강(低炭素鋼)의 표면에서 탄소를 스며들게 하여 표면 가까이에만 탄소량을 높인 후 담금질 ·템퍼링의 처리를 하여 표면을 경화시킨다. 침탄하는 데는 침탄 후 담금질 경화를 크게 하기 위하여 저탄소강뿐 아니라 니켈-크롬, 크롬-몰리브덴, 크롬-바나듐 등 원소를 배합한 합금강을 사용하여 제품을 만들고, 침탄촉진제인 탄산바륨을 가한 목탄분말 속에 묻고 900 ℃ 가까이 가열한다.

 

본문

탄소량을 매우 낮게 만들어 놓은 저탄소강(低炭素鋼)의 표면으로부터 탄소를 스며들게 하여 표면 가까이에만 탄소량을 높이고 그후 담금질 ·템퍼링의 처리를 함으로써 표면을 경화시킨다. 침탄하는 데는 침탄 후 담금질 경화를 크게 하기 위하여 저탄소강만이 아니라 니켈-크롬, 크롬-몰리브덴, 크롬-바나듐 등 원소를 배합한 합금강을 사용하여 제품을 만들고, 침탄촉진제인 탄산바륨을 가한 목탄분말 속에 묻고 900 ℃ 가까이 가열한다. 이 밖에 목탄 이외의 숯이나 시안화합물도 침탄용에 사용된다.

 

 

 

 열처리 - 매력(anealing)의 종류와 특성

열처리라 함은 냉간가공에 의한 재료의 변형된 기계적 특성을 원상태로 복귀 시키는 작업이라 할 수 있다. 즉 냉간가공에 의해 줄어든 연성과 전기전도도 등의 특성을 복귀 시키는 것이다. 냉간가공과 열처리를 반복하게 되면 재료를 파괴 시키지 않고 최대한의 성형변형을 이룰 수 있겠다.

 

 열처리의 첫번째는 회복-recovery 단계이다. 회복단계는 비교적 낮은 온도에서 일어나는 현상이다. 냉간가공으로 인해 기계적 특성이 변형된 금속을 가열하게 되면 비교적 낮은 온도에서 변화가 되게 되는데 온도가 비교적 낮기때문에 결정립-grain boundary의 이동만 있을뿐이고 grain-boundary density의 변화는 전혀 없게 된다. 즉 grain boundary의 이동에 의해 잔류응력이 제거되게 되고 그에따라 전기전도도만 회복되게 된다. 그래서 recovery단계의 열처리를 잔류응력제거 열처리라고 부르기도 한다.

 

 열처리의 두번째 단계는 재결정단계이다. 회복단계보다 비교적 높은 온도에서 일어나게 되는데 회복단계를 거친 금속 혹은 냉간가공에 의해 성질이 변형된 금속을 재결정단계가 일어나는 온도까지 빠른 속도로 올려서 가열하게 되면

비교적 빠른 속도의 회복단계의 열처리 효과가 나타나면서 재결정단계로 넘어가게 된다. 이는 grain의 밀도는 변화하지 않은채로 grain bondary의 밀도가 변화하게 된다. 이는 새로운 grain boundary의 핵이 생성되게 되고 새로운 결정을 만들게 되는 단계이다. 이 재결정단계에서는 새로운 grain boundary가 형성되고 비로소 변형된 기계적 성질이 복구되기 시작하는 단계이다.

 

 마지막으로 결정성장-grain growth 단계가 있다. 이는 재결정단계를 지나서 결정 grain의 새로운 핵이 만들어져서 grain이 성장하는 단계이다. 열처리에

있어서는 재결정단계까지만 열처리를 하고 grain growth의 단계까지 열처리를 하지 않게 되는데 이는 grain growth 단계로 결정이 성장하게 되면 최초의 단계를 넘어선 연성(ductility)과 낮은 깨짐(brittle)을 가지게 되며 금속이 용해(melt) 될 수도 있기 때문이다.

 

 그렇다면 주로 열처리가 필요한 제품에는 무엇이 있을까? 신선-wire drawing이라는 작업이 비교적 많이 사용되게 된다. 신선이라는 작업은 금속-주로 copper 를 사용하여 굵은 금속을 얇은 전선으로 만드는 작업이다.

주로 전기선, 안테나선, 금속와이어 등에 사용되는 작업인데 금속에 너무 과도한 wire drawing작업을 실시하게 되면 지나치게 brittle해지며 전선이 휘어지지 않고 뚝뚝 부러지는 현상이 나타나게 된다. 이러한 상태로 제품을 사용하게

되면 직선으로밖에 사용을 못하게 되며 최종적인 성형을 이루지 못하게 되는 것이다. 그리고 냉간가공을 한번 해서 원하는 제품의 굵기로 만들수도 없기

때문이다. 즉 wire drawing 작업을 실시한 상태에서 재결정단계까지의 열처리를 하고 다시 냉간가공을 통해 반복적으로 작업을 실시하게 된다면 원하는

굵기와 원하는 특성의 wire를 얻게 된다.

 또한 자동차의 크랭크축 - 제품이 회전을 하게 되며 하중을 받으므로 어느정도의 ductility가 필요하며 어느정도의 blittle함을 필요하게 되는 제품으로 적절한 열처리와 가공(drawing)이 필요 하게 된다.

 

 

출처 : 침탄열처리

글쓴이 : 울미탄광 원글보기

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