열처리 기본에 대한 요약!

열처리는 고체 상태에서 가열하여 재료를 가열하고, 유지하고, 냉각하여 원하는 조직과 특성을 얻는 금속 열 공정을 말합니다.

I. 열처리

1, 정규화: 강철 또는 강철 조각을 AC3 또는 ACM의 임계 온도 이상으로 가열하여 공기 중에서 냉각한 후 일정 시간 동안 유지하여 펄라이트 형태의 조직을 얻는 열처리 공정입니다.

2. 열처리: 공융강 소재를 20~40도 이상의 AC3로 가열하고, 일정 시간 유지한 후, 용광로에서 천천히 냉각(또는 모래나 석회에 묻어 냉각)하여 공기 중에서 냉각하는 열처리 공정입니다.

3, 고용체 열처리: 합금을 일정한 온도의 고온 단일상 영역으로 가열하여 유지함으로써 과잉상이 고용체로 완전히 용해되고, 그런 다음 빠르게 냉각하여 과포화 고용체 열처리 공정을 얻습니다.

4. 시효: 합금의 고용 열처리 또는 냉간 소성 변형 후 실온에 두거나 실온보다 약간 높은 온도로 유지하면 시간에 따라 특성이 변화하는 현상입니다.

5, 고용 처리: 다양한 상의 합금을 완전히 용해시켜 고용을 강화하고 인성과 내식성을 향상시키며, 응력과 연화를 제거하여 성형가공을 지속할 수 있도록 합니다.

6, 시효처리: 강화상이 석출되는 온도에서 가열하여 유지함으로써 강화상이 석출되어 경화되고 강도가 향상된다.

7, 담금질: 강철을 적절한 냉각 속도로 냉각한 후 오스테나이트화시켜, 가공물의 단면 전체 또는 일정 범위의 불안정한 조직구조(예: 마르텐사이트 변태)를 제거하는 열처리 공정입니다.

8. 템퍼링: 담금질된 가공물을 적절한 온도 아래의 AC1 임계점까지 일정 시간동안 가열한 후, 열처리 공정의 원하는 조직과 특성을 얻기 위해 방법의 요구 사항에 따라 냉각합니다.

9. 강 침탄질화: 침탄질화는 강 표면에 탄소와 질소를 동시에 침투시키는 공정입니다. 일반적인 침탄질화는 시안화 가스 ​​침탄질화라고도 하며, 중온 가스 침탄질화와 저온 가스 침탄질화(즉, 가스 연질화)가 더 널리 사용됩니다. 중온 가스 침탄질화의 주요 목적은 강의 경도, 내마모성, 피로 강도를 향상시키는 것입니다. 저온 가스 침탄질화는 질화 기반이며, 주요 목적은 강의 내마모성과 물림 저항성을 향상시키는 것입니다.

10. 템퍼링 처리(담금질 및 템퍼링): 일반적으로 고온에서 담금질과 템퍼링을 열처리와 함께 진행하는 것을 템퍼링 처리라고 합니다. 템퍼링 처리는 다양한 중요 구조 부품, 특히 커넥팅로드, 볼트, 기어, 샤프트와 같이 교번 하중을 받는 부품에 널리 사용됩니다. 템퍼링 처리 후 템퍼링을 통해 템퍼링된 소니나이트 조직을 얻을 수 있으며, 그 기계적 성질은 동일한 경도의 노멀라이즈된 소니나이트 조직보다 우수합니다. 템퍼링 온도, 템퍼링 안정성, 그리고 가공물 단면적에 따라 경도가 달라지며, 일반적으로 HB200~350 사이입니다.

11. 브레이징: 브레이징 재료는 두 종류의 공작물을 가열하여 용융 접합하는 열처리 공정입니다.

II.T프로세스의 특성

금속 열처리는 기계 제조에서 중요한 공정 중 하나입니다. 다른 가공 공정과 비교하여 열처리는 일반적으로 공작물의 형상이나 전반적인 화학 조성을 변경하지 않고 공작물의 내부 미세 구조를 변경하거나 공작물 표면의 화학 조성을 변경하여 공작물의 특성을 부여하거나 개선합니다. 육안으로는 일반적으로 볼 수 없는 공작물의 본질적인 품질을 향상시키는 것이 특징입니다. 필요한 기계적 특성, 물리적 특성 및 화학적 특성을 갖춘 금속 공작물을 만들기 위해서는 합리적인 재료 선택과 다양한 성형 공정 외에도 열처리 공정이 필수적입니다. 강철은 기계 산업에서 가장 널리 사용되는 재료이며, 강철의 미세 구조는 열처리로 제어할 수 있으므로 강철의 열처리는 금속 열처리의 주요 내용입니다. 또한 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄 및 기타 합금도 열처리를 통해 기계적, 물리적 및 화학적 특성을 변경하여 다양한 성능을 얻을 수 있습니다.

3세.T그 과정

열처리 공정은 일반적으로 가열, 유지, 냉각의 세 가지 공정으로 구성되며, 때로는 가열과 냉각 두 가지 공정만 포함합니다. 이러한 공정은 서로 연결되어 있어 중단될 수 없습니다.

가열은 열처리의 중요한 공정 중 하나입니다. 금속 열처리에는 여러 가지 가열 방법이 있는데, 가장 초기의 것은 목탄과 석탄을 열원으로 사용했으며, 최근에는 액체 및 기체 연료를 사용하고 있습니다. 전기를 사용하면 가열 제어가 용이하고 환경 오염이 없습니다. 이러한 열원은 직접 가열할 수 있을 뿐만 아니라 용융염이나 금속을 통해 부유 입자를 간접 가열할 수도 있습니다.

금속 가열 시, 가공물이 공기에 노출되면 산화 및 탈탄이 자주 발생하여(즉, 강재 부품의 표면 탄소 함량이 감소함) 열처리된 부품의 표면 특성에 매우 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 금속은 일반적으로 제어된 분위기 또는 보호 분위기, 용융염 및 진공 가열을 거쳐야 하며, 보호 가열을 위한 코팅 또는 포장 방법도 이용 가능합니다.

가열 온도는 열처리 공정의 중요한 공정 매개변수 중 하나이며, 가열 온도의 선택 및 제어는 열처리의 품질을 보장하는 주요 문제입니다. 가열 온도는 처리되는 금속 재료와 열처리 목적에 따라 다르지만 일반적으로 고온 조직을 얻기 위해 상전이 온도 이상으로 가열됩니다. 또한 변형에는 일정 시간이 필요하므로 금속 가공물의 표면이 필요한 가열 온도에 도달할 때 내부 및 외부 온도가 일정하게 유지되도록 일정 시간 동안 이 온도를 유지해야 합니다. 미세 구조 변형이 완료되는데, 이를 유지 시간이라고 합니다. 고에너지 밀도 가열 및 표면 열처리를 사용하면 가열 속도가 매우 빠르며 일반적으로 유지 시간이 없지만 화학 열처리의 유지 시간은 종종 더 깁니다.

냉각은 열처리 공정에서 필수적인 단계입니다. 냉각 방식은 공정마다 다르며, 주로 냉각 속도를 제어하는 ​​데 사용됩니다. 일반적인 어닐링은 냉각 속도가 가장 느리고, 노멀라이징은 냉각 속도가 빠르며, 담금질은 냉각 속도가 빠릅니다. 하지만 강의 종류와 요구 조건이 다르기 때문에 공기 경화강은 노멀라이징과 동일한 냉각 속도로 담금질할 수 있습니다.

IV.피공정 분류

금속 열처리 공정은 크게 전체 열처리, 표면 열처리, 그리고 화학 열처리의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 가열 매체, 가열 온도, 냉각 방식에 따라 각 범주는 여러 가지 열처리 공정으로 구분할 수 있습니다. 동일한 금속이라도 서로 다른 열처리 공정을 거치면 서로 다른 조직을 갖게 되어 서로 다른 특성을 갖게 됩니다. 철강은 산업에서 가장 널리 사용되는 금속이며, 철강의 미세 조직 또한 가장 복잡하기 때문에 다양한 철강 열처리 공정이 존재합니다.

전체 열처리는 가공물을 전체적으로 가열한 후 적절한 속도로 냉각하여 필요한 야금학적 조직을 얻고, 이를 통해 전체적인 기계적 성질을 변화시키는 금속 열처리 공정입니다. 강의 전체 열처리는 대략 어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링의 네 가지 기본 공정입니다.

프로세스는 다음을 의미합니다.

어닐링은 가공물을 적절한 온도로 가열하고, 소재와 가공물의 크기에 따라 다른 유지 시간을 사용한 다음 천천히 냉각시키는 것으로, 금속의 내부 조직을 평형 상태에 도달하거나 그에 가깝게 만들어 양호한 가공 성능과 성능을 얻거나, 조직을 준비하기 위해 추가 담금질을 하는 것이 목적입니다.

정규화는 가공물을 공기 중에서 냉각한 후 적절한 온도로 가열하는 과정으로, 정규화의 효과는 어닐링과 유사하나, 조직을 더 미세하게 만드는 효과가 있으며, 종종 재료의 절삭 성능을 개선하는 데 사용되지만, 때로는 최종 열처리로서 덜 까다로운 부품에도 사용됩니다.

담금질은 가공물을 물, 기름 또는 기타 무기염, 유기 수용액 및 기타 담금질 매체에 가열 및 단열하여 급속 냉각하는 공정입니다. 담금질 후 강재는 단단해지지만 동시에 취성도 커지게 됩니다. 이러한 취성을 적시에 제거하기 위해서는 일반적으로 적절한 템퍼링이 필요합니다.

강재 부품의 취성을 줄이기 위해 강재를 실온보다 높고 650℃ 미만의 적절한 온도에서 장시간 절연한 후 냉각시키는 공정을 템퍼링이라고 합니다. 풀림, 노멀라이징, 퀜칭, 템퍼링은 "4열(four fire)" 열처리로, 퀜칭과 템퍼링은 밀접한 관련이 있으며, 종종 함께 사용되며, 필수적인 요소입니다. "4열" 열처리는 가열 온도와 냉각 방식이 다르기 때문에 다른 열처리 공정으로 발전했습니다. 일정 수준의 강도와 인성을 얻기 위해 고온에서 퀜칭과 템퍼링을 결합한 공정을 템퍼링이라고 합니다. 특정 합금은 과포화 고용체로 퀜칭된 후, 실온 또는 그보다 약간 높은 적절한 온도에서 장시간 유지하여 합금의 경도, 강도 또는 전기적 자성을 향상시킵니다. 이러한 열처리 공정을 시효 처리라고 합니다.

압력 가공 변형과 열처리를 효과적이고 긴밀하게 결합하여 수행함으로써, 가공물이 매우 좋은 강도, 인성을 얻을 수 있도록 변형 열처리라고 하는 방법을 사용합니다. 부압 분위기 또는 진공 중에서 열처리하는 것을 진공 열처리라고 하는데, 이는 가공물이 산화되지 않고 탈탄되지 않도록 할 뿐만 아니라, 처리 후 가공물의 표면을 유지하고, 가공물의 성능을 개선할 뿐만 아니라 삼투압제를 통해 화학적 열처리를 합니다.

표면 열처리는 금속 열처리 공정에서 가공물 표면층만 가열하여 표면층의 기계적 성질을 변화시키는 것입니다. 가공물에 과도한 열이 전달되지 않도록 가공물 표면층만 가열하려면 높은 에너지 밀도를 가진 열원을 사용해야 합니다. 즉, 가공물 단위 면적당 더 큰 열에너지를 발생시켜 가공물 표면층이나 국부적인 온도가 단시간 또는 순간적으로 고온에 도달할 수 있도록 해야 합니다. 표면 열처리의 주요 방법으로는 화염 담금질과 유도 가열이 있으며, 일반적으로 산소 아세틸렌이나 산소 프로판 화염, 유도 전류, 레이저, 전자 빔과 같은 열원이 사용됩니다.

화학 열처리는 금속의 표면층의 화학적 조성, 조직 및 특성을 변화시키는 열처리 공정입니다. 화학 열처리는 표면 열처리와 달리, 가공물 표면층의 화학적 조성을 변화시킵니다. 화학 열처리는 탄소, 염화칼슘 또는 기타 합금 원소를 포함하는 매질(기체, 액체, 고체)을 장시간 가열 및 절연하여 가공물 표면에 탄소, 질소, 붕소, 크롬 등의 원소를 침투시킵니다. 침투 후에는 담금질, 템퍼링 등의 다른 열처리 공정을 거치게 됩니다. 화학 열처리의 주요 방법으로는 침탄, 질화, 금속 침투가 있습니다.

열처리는 기계 부품 및 금형 제조 공정에서 중요한 공정 중 하나입니다. 일반적으로 내마모성, 내부식성 등 공작물의 다양한 특성을 확보하고 향상시킬 수 있습니다. 또한, 블랭크 및 응력 상태의 조직을 개선하여 다양한 냉간 및 열간 가공을 용이하게 합니다.

예를 들어: 백주철은 장시간 풀림 처리를 거쳐 가단 주철을 얻을 수 있고, 가소성이 향상됩니다. 기어는 올바른 열처리 공정을 거치면 열처리를 하지 않은 기어보다 수명이 몇 배나 길어집니다. 또한, 값싼 탄소강은 특정 합금 원소를 침투시켜 값비싼 합금강의 성능을 일부 갖게 되어 일부 내열강, 스테인리스강을 대체할 수 있습니다. 금형과 다이는 거의 모두 열처리를 거쳐야 하며, 열처리 후에만 사용할 수 있습니다.

보충 수단

I. 어닐링의 종류

어닐링은 가공물을 적절한 온도로 가열하고, 일정 시간 동안 유지한 후 천천히 냉각하는 열처리 공정입니다.

강철 어닐링 공정에는 여러 유형이 있으며, 가열 온도에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 임계 온도(Ac1 또는 Ac3) 이상의 어닐링으로, 상변화 재결정 어닐링이라고도 하며, 완전 어닐링, 불완전 어닐링, 구형 어닐링 및 확산 어닐링(균질화 어닐링) 등이 있습니다. 다른 하나는 임계 온도 이하의 어닐링으로, 재결정 어닐링 및 응력 제거 어닐링 등이 있습니다. 냉각 방법에 따라 어닐링은 등온 어닐링과 연속 냉각 어닐링으로 나눌 수 있습니다.

1, 완전 어닐링 및 등온 어닐링

완전 어닐링(재결정 어닐링이라고도 함)은 일반적으로 어닐링이라고 하는 공정으로, 강 또는 강철을 20~30℃ 이상의 온도(Ac3)로 가열하고, 서냉 후 조직이 완전히 오스테나이트화될 때까지 충분히 오랫동안 절연하여 거의 평형 조직을 얻는 열처리 공정입니다. 이 어닐링은 주로 다양한 탄소강 및 합금강의 아공정(subeutectic) 조성에 사용되며, 주물, 단조품, 열간 압연 프로파일에도 적용되며, 때로는 용접 구조물에도 사용됩니다. 일반적으로 중량이 가벼운 여러 소재의 최종 열처리 또는 일부 소재의 예열 처리로 사용됩니다.

2, 볼 어닐링

구상 어닐링은 주로 과공정 탄소강 및 합금 공구강(예: 강철에 사용되는 날붙이 공구, 게이지, 금형 및 다이 제조)에 사용됩니다. 주요 목적은 경도를 낮추고, 가공성을 향상시키며, 향후 담금질에 대비하는 것입니다.

3, 응력 제거 어닐링

응력 제거 어닐링은 저온 어닐링(또는 고온 템퍼링)이라고도 하며, 주로 주조, 단조, 용접부, 열간 압연 부품, 냉간 인발 부품 및 기타 잔류 응력을 제거하는 데 사용됩니다. 이러한 응력이 제거되지 않으면 일정 시간 후 또는 후속 절삭 공정에서 강재에 변형이나 균열이 발생합니다.

4. 불완전 어닐링은 열 보존과 완냉 사이에 강을 Ac1 ~ Ac3(아공정강) 또는 Ac1 ~ ACcm(과공정강)으로 가열하여 열처리 과정의 거의 균형 잡힌 조직을 얻는 것입니다.

II.담금질에 가장 흔히 사용되는 냉각 매체는 소금물, 물, 기름입니다.

염수 담금질은 공작물의 높은 경도와 매끄러운 표면을 얻기 쉽습니다. 담금질로 인해 단단하고 부드러운 부분이 생기기 쉽지만, 공작물의 변형이 심해지고 심지어 균열이 발생하기 쉽습니다. 담금질 매체로 오일을 사용하는 것은 과냉각된 오스테나이트의 안정성을 유지하는 데 적합하지만, 일부 합금강이나 크기가 작은 탄소강 공작물의 담금질에는 적합하지 않습니다.

3세.강철 템퍼링의 목적

1, 취성을 감소시키고 내부응력을 없애거나 줄입니다. 강철 담금질에는 내부응력과 취성이 크게 발생하는데, 적절한 템퍼링이 이루어지지 않으면 강철이 변형되거나 심지어 균열이 생기는 경우가 많습니다.

2, 필요한 가공물의 기계적 성질을 얻기 위해 가공물은 담금질 후 높은 경도와 취성을 갖게 되는데, 다양한 가공물의 서로 다른 성질에 대한 요구사항을 충족시키기 위해 적절한 템퍼링을 통해 경도를 조절하여 취성을 줄이고 필요한 인성, 가소성을 확보할 수 있습니다.

3、공작물의 크기를 안정화

4, 어닐링이 어려운 일부 합금강은 담금질(혹은 정규화) 시 고온 템퍼링 후에 종종 사용되는데, 이렇게 하면 강철 탄화물이 적절하게 응집되어 경도가 낮아지고 절삭 및 가공이 용이해진다.

보충 개념

1. 어닐링: 금속 재료를 적정 온도로 가열하고 일정 시간 유지한 후 서냉하는 열처리 공정을 말합니다. 일반적인 어닐링 공정으로는 재결정 어닐링, 응력 제거 어닐링, 구상 어닐링, 완전 어닐링 등이 있습니다. 어닐링의 목적은 주로 금속 재료의 경도를 낮추고, 가소성을 향상시키며, 절삭 또는 가압 가공을 용이하게 하고, 잔류 응력을 줄이며, 조직 및 성분의 균질화를 개선하거나, 후열처리를 통해 조직을 준비시키는 것입니다.

2. 노멀라이징: 강철 또는 강재를 30~50℃ 이상의 온도로 가열하거나, 적절한 시간 동안 유지한 후 정지 공기 중에서 냉각하는 열처리 공정을 말합니다. 노멀라이징의 주요 목적은 저탄소강의 기계적 성질을 개선하고, 절삭 가공성을 향상시키며, 결정립 미세화를 도모하고, 조직 결함을 제거하여 후열처리를 위한 조직을 준비하는 것입니다.

3. 담금질: 강재를 Ac3 또는 Ac1(임계점 온도 이하)로 가열하여 일정 시간 동안 유지한 후 적절한 냉각 속도로 냉각시켜 마르텐사이트(또는 베이나이트) 조직을 얻는 열처리 공정입니다. 일반적인 담금질 공정에는 단일 중간 담금질, 이중 중간 담금질, 마르텐사이트 담금질, 베이나이트 등온 담금질, 표면 담금질, 그리고 국부 담금질이 있습니다. 담금질의 목적은 강재 부품에 필요한 마르텐사이트 조직을 형성하고, 가공물의 경도, 강도, 내마모성을 향상시켜, 후열처리를 통해 조직 형성을 위한 적절한 준비를 하는 것입니다.

4. 템퍼링: 강을 경화시킨 후 Ac1 온도 이하로 가열하고, 유지 시간을 둔 후 실온까지 냉각하는 열처리 공정을 말합니다. 일반적인 템퍼링 공정으로는 저온 템퍼링, 중온 템퍼링, 고온 템퍼링, 그리고 다중 템퍼링이 있습니다.

담금질의 목적: 주로 담금질 시 강철에 발생하는 응력을 제거하여 강철이 높은 경도와 내마모성을 갖게 하고, 필요한 가소성과 인성을 갖추도록 하는 것입니다.

5. 템퍼링: 복합 열처리 공정 중 담금질 및 고온 템퍼링에 사용되는 강 또는 강재를 말합니다. 템퍼링 처리에 사용되는 강재를 템퍼링 강재라고 합니다. 일반적으로 중탄소 구조강과 중탄소 합금 구조강을 말합니다.

6. 침탄: 침탄은 탄소 원자를 강의 표면층에 침투시키는 공정입니다. 저탄소강 소재의 표면에 고탄소강의 표면을 형성한 후, 담금질 및 저온 템퍼링 과정을 거쳐 표면층은 높은 경도와 내마모성을 가지게 하고, 중심부는 저탄소강의 인성과 가소성을 유지합니다.

진공 방식

금속 가공물의 가열 및 냉각 작업은 수십 가지의 동작을 완료해야 하므로, 진공 열처리로 내에서 이러한 동작이 수행되므로 작업자가 접근할 수 없습니다. 따라서 진공 열처리로의 자동화 수준이 더욱 높아야 합니다. 또한, 금속 가공물의 가열 및 냉각 공정의 최종 단계인 가열 및 유지와 같은 일부 동작은 6~7회의 동작으로 이루어져야 하며, 15초 이내에 완료되어야 합니다. 이처럼 많은 동작을 신속하게 완료하는 것은 작업자의 불안감을 유발하고 오작동을 유발할 수 있습니다. 따라서 높은 수준의 자동화만이 프로그램에 따라 정확하고 시기적절하게 조정될 수 있습니다.

금속 부품의 진공 열처리는 밀폐형 진공로에서 수행되며, 엄격한 진공 밀봉은 잘 알려져 있습니다. 따라서 진공로의 원래 공기 누출률을 확보하고 이를 준수하여 진공로의 작동 진공을 확보하고 부품의 품질을 보장하는 것은 진공 열처리에 매우 중요한 의미를 갖습니다. 따라서 진공 열처리로의 핵심 과제는 신뢰할 수 있는 진공 밀봉 구조를 갖추는 것입니다. 진공로의 진공 성능을 보장하기 위해 진공 열처리로의 구조 설계는 기본 원칙을 따라야 합니다. 즉, 노 본체는 가스 기밀 용접을 사용하고, 노 본체의 구멍이 최대한 열리거나 열리지 않도록 하며, 동적 밀봉 구조의 사용을 최소화하거나 피하여 진공 누출 가능성을 최소화해야 합니다. 진공로 본체에 설치된 부품, 액세서리(예: 수냉식 전극, 열전대 배출 장치) 또한 밀봉 구조를 설계해야 합니다.

대부분의 가열 및 단열재는 진공 상태에서만 사용할 수 있습니다. 진공 열처리로의 가열 및 단열 라이닝은 진공 및 고온 환경에서 작동하기 때문에 고온 저항, 복사열, 열전도도 등의 요구 조건이 충족되어야 합니다. 하지만 산화 저항에 대한 요구 조건은 높지 않습니다. 따라서 진공 열처리로는 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴, 흑연을 가열 및 단열재로 널리 사용합니다. 이러한 재료는 대기 상태에서 산화되기 매우 쉽기 때문에 일반 열처리로에서는 이러한 가열 및 단열재를 사용할 수 없습니다.

수냉 장치: 진공 열처리로 쉘, 로 커버, 전기 가열 소자, 수냉 전극, 중간 진공 단열 도어 및 기타 구성품은 진공 상태에서 열 작업 상태에 있습니다. 이처럼 매우 불리한 조건에서 작업할 경우, 각 구성품의 구조가 변형되거나 손상되지 않고 진공 씰이 과열되거나 소손되지 않도록 해야 합니다. 따라서 각 구성품은 진공 열처리로가 정상적으로 작동하고 충분한 사용 수명을 유지할 수 있도록 다양한 상황에 맞춰 수냉 장치를 설치해야 합니다.

저전압 고전류 진공 용기를 사용할 경우, 진공도가 수 lxlo-1 torr 범위일 때 진공 용기 내 도체에 더 높은 전압이 가해지면 글로우 방전 현상이 발생합니다. 진공 열처리로에서 심각한 아크 방전은 전열선과 절연층을 손상시켜 심각한 사고와 손실을 초래할 수 있습니다. 따라서 진공 열처리로 전열선의 작동 전압은 일반적으로 80~100V를 넘지 않아야 합니다. 또한, 전열선 구조 설계 시 부품 끝부분이 손상되지 않도록 하고, 전극 간 간격을 너무 좁히지 않도록 하여 글로우 방전이나 아크 방전 발생을 방지하는 등 효과적인 조치를 취해야 합니다.

템퍼링

작업물의 다양한 성능 요구 사항과 다양한 템퍼링 온도에 따라 다음과 같은 템퍼링 유형으로 나눌 수 있습니다.

(a) 저온 템퍼링(150~250도)

템퍼링된 마르텐사이트 조직을 형성하기 위해 저온 템퍼링을 실시합니다. 템퍼링의 목적은 담금질된 강의 높은 경도와 내마모성을 유지하는 동시에 담금질 내부 응력과 취성을 줄여 사용 중 칩핑이나 조기 손상을 방지하는 것입니다. 주로 다양한 고탄소 절삭 공구, 게이지, 냉간 압연 다이, 구름 베어링, 침탄 부품 등에 사용되며, 템퍼링 후 경도는 일반적으로 HRC58~64입니다.

(ii) 중온 템퍼링(250~500도)

강화 석영 본체를 위한 중온 템퍼링 공정입니다. 이 공정의 목적은 높은 항복 강도, 탄성 한계 및 높은 인성을 얻는 것입니다. 따라서 다양한 스프링 및 열간 가공 금형 가공에 주로 사용되며, 템퍼링 경도는 일반적으로 HRC35~50입니다.

(C) 고온 템퍼링(500~650도)

템퍼링된 소나이트의 조직을 고온 템퍼링합니다. 담금질과 고온 템퍼링을 결합한 열처리를 템퍼링이라고 하며, 강도, 경도, 가소성, 인성, 그리고 전반적인 기계적 성질을 향상시키는 것을 목적으로 합니다. 따라서 자동차, 트랙터, 공작기계 및 커넥팅로드, 볼트, 기어, 샤프트와 같은 주요 구조 부품에 널리 사용됩니다. 템퍼링 후 경도는 일반적으로 HB200~330입니다.

변형 방지

정밀 복합 금형 변형의 원인은 종종 복잡하지만, 우리는 변형 법칙을 숙지하고 원인을 분석하여 다양한 방법을 통해 금형 변형을 방지하고 제어할 수 있습니다. 일반적으로 정밀 복합 금형 변형의 열처리는 다음과 같은 예방 방법을 취할 수 있습니다.

(1) 합리적인 재료 선정. 정밀하고 복잡한 금형은 미세 변형이 양호한 금형강(예: 공기 담금질강)을 선택해야 하며, 탄화물 편석이 심한 금형강은 합리적인 단조 및 템퍼링 열처리를 거쳐야 합니다. 대형이고 단조가 불가능한 금형강은 고용체 이중 정련 열처리를 실시할 수 있습니다.

(2) 금형 구조 설계는 합리적이어야 하며, 두께 차이가 너무 커서는 안 되며, 모양은 대칭적이어야 하며, 대형 금형의 변형에 대한 변형 법칙을 숙지하고 가공 여유를 두어야 하며, 대형, 정밀, 복잡한 금형에는 여러 구조를 조합하여 사용할 수 있습니다.

(3) 정밀하고 복잡한 금형은 가공과정에서 발생하는 잔류응력을 제거하기 위해 예열처리를 하여야 한다.

(4) 가열온도의 합리적인 선택, 가열속도의 제어, 정밀하고 복잡한 금형의 경우 완속가열, 예열 등의 균형가열방법을 취하여 금형 열처리 변형을 줄일 수 있습니다.

(5) 금형의 경도를 확보한다는 전제 하에 예냉, 단계냉각담금질 또는 온도담금질 공정을 사용해 보세요.

(6) 정밀하고 복잡한 금형의 경우, 조건이 허락하는 한 진공가열담금질과 담금질 후 심냉처리를 실시하는 것이 좋다.

(7) 일부 정밀하고 복잡한 금형의 경우 예열처리, 시효열처리, 템퍼링 질화열처리 등을 실시하여 금형의 정밀도를 제어할 수 있다.

(8) 금형의 사공, 기공, 마모 등의 결함을 수리할 때에는 냉간용접기 등의 열충격을 받는 수리장비를 사용하여 수리과정에서 변형이 생기는 것을 방지한다.

또한 정확한 열처리 공정 조작(구멍 막음, 구멍 묶음, 기계적 고정, 적절한 가열 방법, 금형의 냉각 방향과 냉각 매체의 이동 방향의 정확한 선택 등)과 합리적인 템퍼링 열처리 공정은 정밀하고 복잡한 금형의 변형을 줄이는 데에도 효과적인 조치입니다.

표면 담금질 및 템퍼링 열처리는 일반적으로 유도 가열 또는 화염 가열로 수행됩니다. 주요 기술적 변수는 표면 경도, 국부 경도, 그리고 유효 경화층 깊이입니다. 경도 시험에는 비커스 경도계를 사용할 수 있으며, 로크웰 경도계 또는 표면 로크웰 경도계를 사용할 수도 있습니다. 시험 하중(척도)의 선택은 유효 경화층의 깊이와 가공물의 표면 경도에 따라 달라집니다. 여기에는 세 가지 종류의 경도계가 사용됩니다.

첫째, 비커스 경도계는 열처리된 가공물의 표면 경도를 시험하는 중요한 수단으로, 0.5kg에서 100kg까지의 시험 하중을 선택할 수 있으며, 0.05mm 두께의 표면 경화층을 시험할 수 있어 정확도가 가장 높습니다. 또한, 비커스 경도계는 유효 경화층의 깊이도 측정해야 하므로, 표면 열처리 가공이나 표면 열처리 가공물을 대량으로 사용하는 경우 비커스 경도계가 필수적입니다.

둘째, 표면 로크웰 경도계는 표면 경화된 공작물의 경도 시험에도 매우 적합합니다. 표면 로크웰 경도계는 세 가지 척도를 제공합니다. 다양한 표면 경화 공작물의 0.1mm 이상의 유효 경화 깊이를 시험할 수 있습니다. 표면 로크웰 경도계의 정밀도는 비커스 경도계만큼 높지는 않지만, 열처리 공장의 품질 관리 및 적격 검사 수단으로서 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한, 조작이 간단하고 사용하기 쉬우며, 가격이 저렴하고 측정 속도가 빠르며, 경도 및 기타 특성을 직접 판독할 수 있습니다. 표면 로크웰 경도계를 사용하면 표면 열처리 공작물을 일괄적으로 빠르고 비파괴적으로 개별 검사할 수 있습니다. 이는 금속 가공 및 기계 제조 공장에 중요합니다.

셋째, 표면 열처리 경화층이 두꺼울 경우 로크웰 경도계를 사용할 수 있습니다. 열처리 경화층 두께가 0.4~0.8mm일 경우 HRA 경도를, 0.8mm 이상일 경우 HRC 경도를 사용할 수 있습니다.

비커스, 로크웰, 표면 로크웰 경도의 세 가지 경도 값은 표준, 도면 또는 사용자가 원하는 경도 값으로 쉽게 변환할 수 있습니다. 해당 변환표는 국제 표준 ISO, 미국 표준 ASTM, 중국 표준 GB/T에 제시되어 있습니다.

국소 경화

부품의 국부 경도 요건이 더 높은 경우, 유도 가열 및 기타 국부 담금질 열처리 방법을 사용할 수 있으며, 이러한 부품은 일반적으로 도면에 국부 담금질 열처리 위치와 국부 경도값을 표시해야 합니다. 부품의 경도 시험은 지정된 장소에서 수행해야 합니다. 경도 시험 장비로는 로크웰 경도계를 사용하여 HRC 경도값을 시험할 수 있습니다. 열처리 경화층이 얕으면 표면 로크웰 경도계를 사용하여 HRN 경도값을 시험할 수 있습니다.

화학 열처리

화학 열처리는 공작물 표면에 하나 또는 여러 개의 화학 원자를 침투시켜 공작물 표면의 화학적 조성, 조직 및 성능을 변화시키는 것입니다. 담금질 및 저온 템퍼링 후, 공작물 표면은 높은 경도, 내마모성 및 접촉 피로 강도를 가지며, 공작물 중심부는 높은 인성을 갖게 됩니다.

위에 언급된 바와 같이, 열처리 공정에서 온도 감지 및 기록은 매우 중요하며, 온도 관리가 미흡하면 제품에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 온도 감지는 매우 중요하며, 전체 공정의 온도 추세 또한 매우 중요합니다. 따라서 열처리 공정에서 온도 변화를 기록해야 하며, 이는 향후 데이터 분석을 용이하게 할 뿐만 아니라 온도가 요구 사항을 충족하지 못하는 시점을 파악하는 데에도 도움이 됩니다. 이는 향후 열처리 개선에 매우 중요한 역할을 할 것입니다.

운영 절차

1. 작업 현장을 정리하고 전원 공급, 계측기 및 각종 스위치가 정상인지, 수원이 원활한지 점검합니다.

2. 작업자는 좋은 노동 보호 장비를 착용해야 합니다. 그렇지 않으면 위험할 수 있습니다.

3, 제어 전원 범용 전환 스위치를 열어 장비의 기술적 요구 사항에 따라 온도 상승 및 하강 구간을 등급화하여 장비의 수명을 연장하고 장비가 손상되지 않도록 합니다.

4. 열처리로 온도와 메쉬벨트 속도 조절에 주의하여 다양한 소재에 필요한 온도 기준을 숙지하고, 가공물의 경도와 표면의 직진도, 산화층을 확보하여 안전성을 철저히 확보합니다.

5. 템퍼링로 온도와 메쉬 벨트 속도에 주의하고, 배기 공기를 열어 템퍼링 후의 가공물이 품질 요구 사항을 충족하도록 합니다.

6, 작업 시 게시물에 충실해야 합니다.

7. 필요한 소방 장비를 구성하고, 사용 및 유지관리 방법을 숙지한다.

8. 기계를 정지할 때는 모든 제어 스위치가 꺼짐 상태에 있는지 확인한 후 범용 전환 스위치를 닫아야 합니다.

과열

롤러 부속품 베어링 부품의 거친 입에서 담금질 후 미세 조직 과열을 관찰할 수 있습니다. 하지만 정확한 과열 정도를 확인하려면 미세 조직을 관찰해야 합니다. GCr15 강의 담금질 조직에서 조대한 침상 마르텐사이트가 나타나는 경우, 이는 담금질 과열 조직입니다. 담금질 형성의 원인은 가열 온도가 너무 높거나 가열 및 유지 시간이 너무 길어 전체 과열 범위가 과열된 것일 수 있습니다. 또한, 탄화물 띠의 초기 조직이 두껍고 국소적인 침상 마르텐사이트를 형성하여 국부적인 과열을 초래할 수도 있습니다. 과열된 조직 내 잔류 오스테나이트가 증가하고 치수 안정성이 저하됩니다. 담금질 조직의 과열로 인해 강 결정이 조대해져 부품의 인성, 내충격성, 베어링 수명이 감소합니다. 심한 과열은 담금질 균열을 유발할 수도 있습니다.

과열

담금질 온도가 낮거나 냉각이 불량하면 미세조직에 표준 토레나이트 조직보다 많은 조직이 생성되는데, 이를 과열 조직이라고 하며, 이로 인해 경도가 떨어지고 내마모성이 급격히 감소하여 롤러 베어링 부품의 수명에 영향을 미칩니다.

균열 해소

롤러 베어링 부품은 담금질 및 냉각 과정에서 내부 응력으로 인해 담금질 균열이라고 하는 균열이 형성됩니다. 이러한 균열의 원인은 다음과 같습니다. 담금질 가열 온도가 너무 높거나 냉각 속도가 너무 빠른 경우, 열 응력 및 금속 질량 부피 변화로 인한 응력 조직이 강의 파괴 강도보다 큰 경우, 작업 표면의 원래 결함(표면 균열 또는 긁힘 등) 또는 강의 내부 결함(슬래그, 심각한 비금속 개재물, 백점, 수축 잔류물 등)으로 인해 담금질 중 응력 집중이 발생하는 경우, 심각한 표면 탈탄 및 탄화물 편석, 담금질 후 부품의 템퍼링이 불충분하거나 시기 적절하게 이루어지지 않은 경우, 이전 공정으로 인한 냉간 펀치 응력이 너무 큰 경우, 단조 접힘, 깊은 선삭 절삭, 오일 그루브, 날카로운 모서리 등이 담금질 균열의 원인입니다. 간단히 말해, 담금질 균열의 원인은 위의 요인 중 하나 이상일 수 있으며, 내부 응력의 존재는 담금질 균열 형성의 주요 원인입니다. 담금질 균열은 깊고 가늘며, 직선 파단을 이루며 파단면에 산화색이 없습니다. 베어링 칼라에는 종방향 편평균열 또는 링형 균열이 흔히 발생하며, 베어링 강구의 형상은 S자형, T자형 또는 링형입니다. 담금질 균열의 조직적 특징은 균열 양면에 탈탄 현상이 나타나지 않아 단조 균열 및 재료 균열과 명확하게 구분됩니다.

열처리 변형

NACHI 베어링 부품의 열처리에는 열응력과 조직응력이 있습니다. 이러한 내부 응력은 서로 중첩되거나 부분적으로 상쇄될 수 있으며, 가열 온도, 가열 속도, 냉각 방식, 냉각 속도, 부품의 형상 및 크기에 따라 변화하기 때문에 복잡하고 가변적입니다. 따라서 열처리 변형은 불가피합니다. 이러한 법칙을 인지하고 숙지하면 베어링 부품(예: 칼라 타원, 치수 등)의 변형을 제어 가능한 범위 내에서 제어하여 생산에 유리하게 만들 수 있습니다. 물론 열처리 과정에서 기계적 충돌로 인해 부품이 변형될 수 있지만, 이러한 변형을 통해 작업 효율을 높이고 방지할 수 있습니다.

표면 탈탄

열처리 공정에서 롤러 부속품 베어링 부품을 산화성 매체에서 가열하면 표면이 산화되어 부품 표면 탄소 질량 분율이 감소하여 표면 탈탄이 발생합니다. 표면 탈탄층의 깊이가 최종 가공 시 잔류량보다 깊으면 부품이 폐기됩니다. 표면 탈탄층의 깊이는 금속 조직학적 검사에서 이용 가능한 금속 조직학적 방법과 미소경도법을 통해 측정합니다. 표면층의 미소경도 분포 곡선은 측정 방법을 기반으로 하며, 중재 기준으로 사용할 수 있습니다.

소프트 스팟

가열 부족, 냉각 불량, 그리고 롤러 베어링 부품의 표면 경도 불량으로 인한 담금질 작업 부족은 담금질 연질점 현상으로 알려져 있습니다. 표면 탈탄과 같은 현상은 표면 내마모성과 피로 강도를 심각하게 저하시킬 수 있습니다.