열처리 강철에 대한 설명: 열처리강이란 무엇이며 왜 중요한가?

처리 후 단계

열처리 후에도 강철은 최종 용도에 따라 조정이 필요할 수 있습니다.

• 템퍼링은 취성을 줄이기 위해 담금질 후에 수행됩니다. 200~600°C에서 템퍼링하면 경도를 약간 낮추면서 인성을 향상시킬 수 있으며, 예를 들어 62 HRC로 경화된 공구강을 58 HRC로 템퍼링하여 충격 저항성을 높일 수 있습니다.

열처리 공정의 유형

열처리는 강철의 거동 방식을 변화시킵니다. 각 방법은 원하는 결과를 얻기 위해 서로 다른 가열 및 냉각 방법을 사용합니다.

가열 냉각

어닐링은 강철을 부드럽게 만들어 가공하기 쉽게 만듭니다. 이 처리 과정에서 강철은 일반적으로 500°C~700°C(또는 재료에 따라 더 높은 온도)까지 천천히 가열된 다음 용광로 내부에서 매우 천천히 냉각됩니다.

천천히 냉각하면 강철 내부의 원자가 더 편안한 위치로 이동할 수 있습니다. 이렇게 하면 앞서 절단, 굽힘 또는 용접 중에 형성되었을 수 있는 내부 응력이 감소합니다. 또한 강철의 구조에서 더 큰 입자를 성장시켜 재료가 덜 복잡하고 연성이 높아지도록 돕습니다.

결과적으로 어닐링 강철은 다음과 같은 작업이 더 쉽습니다. 굽히다, 드릴, 또는 machine. 그러나 강도와 내마모성이 약간 떨어집니다. 이 방법은 일반적으로 추가 성형 또는 절단 전에 사용됩니다. 냉간 압연 강판, 스테인리스 강판 및 다음에 사용되는 강재에 자주 적용됩니다. 딥 드로잉 또는 스탬핑 작업.

정규화

노멀라이징은 어닐링과 비슷하지만 냉각 속도가 더 빠릅니다. 강철은 입자 구조가 오스테나이트로 바뀌는 변성점보다 높은 온도(보통 약 750°C~950°C)로 가열됩니다. 그런 다음 용광로 내부가 아닌 야외에서 냉각합니다.

이렇게 빠르게 냉각하면 강철의 입자가 더 미세해집니다. 미세한 입자 구조는 강도, 인성 및 균일한 기계적 특성을 향상시킵니다. 또한 이전 공정에서 발생한 고르지 않은 가열 또는 작업 경화의 영향을 제거하는 데 도움이 됩니다.

일반강은 어닐링강보다 강도가 높지만 유연성은 어느 정도 유지됩니다. 엔진 샤프트, 커넥팅 로드 또는 주강 부품과 같이 일정한 하중이나 진동에 노출되는 부품에 자주 사용됩니다.

경화

경화는 강철을 매우 단단하고 강하게 만들어야 할 때 사용됩니다. 이 공정에는 강철의 종류에 따라 보통 800°C에서 900°C 사이의 고온으로 강철을 가열하는 과정이 포함됩니다. 목표는 내부 구조를 오스테나이트로 변환하는 것입니다.

일단 가열된 강철은 물, 기름 또는 다른 냉각 유체에서 빠르게 냉각, 즉 '담금질'됩니다. 이렇게 온도가 갑자기 떨어지면 구조가 매우 단단하고 강한 마르텐사이트로 변합니다. 하지만 마르텐사이트는 부서지기 쉬우며 충격에 의해 균열이 생길 수 있습니다.

경화는 주로 공구, 나이프, 금형, 펀치 또는 심한 마모에 견뎌야 하는 부품에 사용됩니다. 그러나 강철을 부서지기 쉽게 만들기 때문에 거의 항상 템퍼링이 뒤따릅니다.

템퍼링

템퍼링은 경화의 후속 단계입니다. 마르텐사이트로 인한 취성을 감소시킵니다. 이 과정에서 경화된 강철은 보통 150°C에서 650°C 사이의 낮은 온도로 재가열된 다음 제어된 속도로 다시 냉각됩니다.

이 단계를 통해 내부 응력을 일부 완화할 수 있습니다. 경도는 약간 낮아지지만 강철이 충격을 흡수하거나 갑작스러운 힘을 부러지지 않고 견딜 수 있는 능력이 향상됩니다. 정확한 온도와 시간은 필요한 경도 또는 인성의 정도에 따라 달라집니다.

강화 강철은 경도와 인성 사이의 균형을 맞추고 있습니다. 스프링, 구조용 지지대, 공구, 기계 부품 등 균열 없이 충격을 견뎌야 하는 부품에 사용됩니다.

열처리가 철강 특성에 미치는 영향

열처리는 강철이 실제 사용 환경에서 작동하는 방식을 변화시킵니다. 열처리는 금속의 내부 구조를 변화시켜 강도, 유연성, 수명에 영향을 미칩니다.

강도 및 경도

열처리는 강철을 더 강하고 단단하게 만들 수 있습니다. 경화 및 템퍼링과 같은 방법은 압력을 견디고 마모에 저항하는 능력을 높입니다.

강철이 강할수록 많이 사용해도 모양이 잘 유지되므로 절삭 공구, 금형 및 고하중 기계 부품에 유용합니다.

하지만 강철이 너무 단단해지면 부서지기 쉽습니다. 그렇기 때문에 경화 후 템퍼링이 뒤따르는 경우가 많습니다. 이 단계는 강도를 유지하면서 유연성을 회복하는 데 도움이 됩니다.

연성 및 인성

연성은 강철이 부러지기 전에 얼마나 구부러지거나 늘어날 수 있는지를 의미합니다. 인성은 타격이나 갑작스러운 힘을 얼마나 잘 견딜 수 있는지를 나타냅니다.

어닐링 및 노멀라이징과 같은 프로세스는 이 두 가지를 개선하는 데 도움이 됩니다. 이러한 단계는 강철을 부드럽게 만들어 균열이 생길 가능성을 줄여줍니다.

인성은 다음과 같은 부품에 필수적입니다. 프레임, 괄호또는 지지대. 이러한 부품은 종종 충격이나 흔들림에 노출됩니다. 인성이 충분하지 않으면 갑작스러운 스트레스를 받으면 강철이 부러질 수 있습니다.

마모 및 부식 저항성

단단한 강철은 일반적으로 더 천천히 마모됩니다. 그렇기 때문에 공구나 금형과 같이 열처리된 부품은 처리되지 않은 부품보다 수명이 더 긴 경우가 많습니다.

열처리는 특히 다른 보호 코팅과 함께 사용하면 녹 저항성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 완벽한 부식 방지 솔루션은 아니지만 열악한 환경에서 강철을 더욱 안정적으로 만들어 줍니다.

미세 구조 변경

가장 중요한 변화는 강철 내부에서 일어납니다. 열처리는 금속의 입자 구조를 조정합니다.

마르텐사이트, 펄라이트, 베이나이트와 같은 다양한 형태는 강철에 다양한 특성을 부여합니다. 이러한 변화는 강철의 강도, 유연성 또는 도전성을 제어합니다.