[공장 자동화] 열처리 종류 및 특징

열처리의 종류 및 특징

열처리(熱處理, heat treatment)란 가열·냉각 등의 조작을 적당한 속도로 조절하여 그 재료의 특성을 개량하는 조작으로 온도에 의해서 존재하는 상의 종류나 배합이 변하는 재료에 이용되는 공정이다.

흔히 사용되는 것은 금속인데, 고온에서 급랭하여 보통이면 일어날 변화를 일부 또는 전부 저지하여 필요한 특성을 내는 담금질(퀜칭), 한 번 담금질한 후 비교적 저온에 가열하여 담금질로써 저지한 변화를 약간 진행시켜 꼭 알맞은 특성을 가지게 만드는 뜨임(템퍼링), 가열하여 천천히 식힘으로 금속재료의 뒤틀림을 바로잡거나 상의 변화를 충분히 끝나게 하여 안정 상태로 만드는 풀림(어닐링) 등의 여러 가지 처리를 모두 열처리라고 한다.

 

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열처리 종류

 

가열과 냉각과정만이 관계되는 열처리이며 처리 결과 얻은 미세조직에 따라 어닐링처리, 퀜칭처리, 템퍼링처리 및 시효처리로 나눌 수 있다.

 

(1) 어닐링처리

어닐링(annealing): 적절한 온도로 가열하여 유지한 다음 적절한 속도로 냉각하여 경도를 감소시키고 가공성을 향상시키며, 냉간가공을 용이하게 할 수 있도록 원하는 미세조직을 얻는 처리이다.

완전 어닐링(full annealing): 아공석강을 Ac3 이상으로 가열하거나 과공석강을 Ac1과 Acm 사이의 온도로 가열한 다음 변태영역에서 서랭시키는 처리이다.

 

노말라이징(normalizing): 강을 변태영역 이상의 적절한 온도의 오스테나이트영역으로 가열한 다음 공기 중에서 냉각하는 처리이다.

 

응력제거(stress relieving): 잔류응력을 제거하기 위하여 임계온도 이하의 적절한 온도로 가열한 다음 서랭하는 처리이다.

 

구상화(spheroidizing): 강에 형성되어 있는 탄화물을 구상화하기 위한 처리이며, 구상화처리 결과 강의 인성, 가공성 등이 향상된다.

 

균질화 어닐링(homogenizing annealing): 소정의 고온에서 충분한 시간 동안 유지함으로써 확산에 의해 편석을 제거하고 균일한 조직을 얻는 처리이다.

 

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(2) 퀜칭

강을 오스테나이트화한 다음 급랭에 의해 오스테나이트 전부 또는 일부가 마텐자이트 변태하여 경화되는 처리이며, 아공석강의 오스테나이트화 온도는 Ac3 이상이고 과공석강인 경우 Ac1과 Acm 사이의 온도이다. 퀜칭의 방법으로는 표면 퀜칭, 마템퍼링, 오스템퍼링, 슬랙 퀜칭, 프레스 퀜칭 등이 있다.

 

(2) 템퍼링처리

퀜칭에 의해서 경화된 강을 공석 온도 이하의 온도로 재가열하여 적절한 시간 동안 유지한 다음 공랭함으로써 연성과 인성을 향상시키고 잔류응력을 제거하며, 조직을 안정화시킬 목적으로 시행하는 처리이다.

 

(4) 시효처리

시효(aging): 열간가공이나 열처리 또는 냉간가공 후 실온이나 실온 이상의 온도에서 기계적 성질의 변화가 일어나는 처리이다.

 

석출경화(precipitation hardening): 용체화처리한 후 급랭하여 과포화 고용체를 얻은 다음 저온으로 재가열하여 과포화 고용체로부터 석출된 미세한 입자에 의하여 경화되는 처리이다.

 

변형시효(strain aging): 냉간가공된 강을 적절한 저온으로 가열하여 보다 안정된 조직을 얻은 다음 냉각하여 경화하는 처리이다.

 

 

– 화학 열처리

 

가열과 냉각과정만이 관계되는 열처리이며 처리 결과 얻은 미세조직에 따라 어닐링처리, 퀜칭처리, 템퍼링처리 및 시효처리로 나눌 수 있다.

 

– 가공 열처리

 

가공이 용이하고 향상된 기계적 성질을 얻기 위하여 열처리와 소성가공을 유기적으로 조합하여 제어되는 여러 가지 형태의 가공처리이다.