우선 담금질
금속의 온도를 급격히 냉각시켜서 내부에서 일어나는 변화를 저지하여, 고온에서의 안정상태 또는 중간상태를 저온 ·온실에서 유지하는 조작을 말합니다.
하지만 그렇게 빨리 냉각시키기 않아도 변화가 저지되어 경화되므로 넓은 뜻의 담금질에서는 반드시 급랭하지 않아도 됩니다.
강철에서는 담금질을 함으로써 고온에서 저온으로의 변화가 일부 저지되어 매우 단단한 마텐자이트(martensite) 등의 조직이 되기 때문에,
다른 합금에서도 담금질에 의해 항상 단단한 상태가 된다고 생각하기 쉬우나 반드시 그렇지만은 않다고 합니다.
저온으로의 변화가 완전히 저지되는 시효경화성(時效硬化性) 합금 등에서의 담금질 상태는 그 합금에서 가장 연한 상태가 되는데, 두랄루민 ·베릴륨구리 바로 그러한 금속입니다.
뜨임
강철을 담금질하면 경도는 커지지만 탄성이 약해지기 쉬우므로
이를 적당한 온도로 재가열했다가 공기 속에서 냉각하여 조직을 연화 ·안정시켜 내부 응력을 없애는 조작을 말합니다.
강철을 담금질한 후 온도가 내려감에 따라 일어날 변화를 급랭함으로써 일부 또는 전부를 저지하고,
다시 비교적 낮은 온도로 적당한 시간 가열하여 저지해 놓은 변화를 임의의 상태까지 진행시키는 작업입니다.
뜨임 처리는 담금질한 재료의 메짐을 없애고 강인성을 주기 위해서 하는 경우와
담금질 경도(硬度)를 더욱 높이기 위해서 하는 경우가 있습니다.
풀림
재료를 평형상태도에 나타난 그대로의 안정상태로 만들기 위한 처리방법입니다. ‘
상변화가 온도의 오르내림에 따라 일어나는 재료에서는 충분한 시간에 걸쳐서 천천히 냉각시킴으로서
상태도에 나타난 것만큼의 변화를 전부 완료시켜서 안정된 평형상태로 만듭니다.
고온상태에서 천천히 식혀서 확산에 의해 각 온도에서 평형상태를 그 때마다 잡으면서 냉각될 수 있는 시간을 줍니다.
풀림하여 얻을 수 있는 상태는 그 재료에 있어서 가장 부드러운 상태일 때가 많으므로,
풀림이라는 말에는 가장 연한 상태를 얻는 열처리 조작이라는 느낌이 내포되어 있습니다.
불림
강(鋼)을 표준상태로 만들기 위한 열처리로서,
강을 단련한 후 오스테나이트의 단상이 되는 온도범위에서 가열하여 대기 속에 방치하여 자연냉각 하면 됩니다
기계재료 핵심요약 - 열처리
열처리
| 열처리의 정의 | 열처리란 사용 목적에 따라 강(Steel)에 필요한 성질을 부여하는 조작이다. |
| 열처리의 특징 | - 결정립을 미세화시킨다. - 결정립을 조대화하면 강이 물러진다. - 강에 가열하거나 냉각하는 처리를 통해 금속의 기계적 성질을 변화시키는 처리이다. |
열처리의 기본 4단계
| 구 분 | 내 용 |
| 담금질 (Quenching) | 재질을 경화시킬 목적으로 강을 오스테나이트조직의 영역으로 가열한 후 급랭시켜 강도와 경도를 증가시키는 열처리법이다. |
| 뜨임 (Tempering) | 담금질 한 강을 A1변태점(723℃)이하로 가열 후 서랭하는 것으로 담금질로 경화된 재료에 인성을 부여하고 내부응력을 제거한다. |
| 풀림 (Annealing) | 재질을 연하고 균일화시킬 목적으로 실시하는 열처리법으로 완전풀림은 A3변태점(968℃) 이상의 온도로, 연화풀림은 650℃ 정도의 온도로 가열한 후 서랭한다. |
| 불림 (Normalizing) | 담금질 정도가 심하거나 결정입자가 조대해진 강을 표준화조직으로 만들기 위하여 A3점이나 Acm(시멘타이트)점 이상의 온도로 가열 후 공랭시킨다. |
담금질 조직의 경도 순서
페라이트 < 오스테나이트 < 펄라이트 < 소르바이트 < 베이 나이트 < 트루스 타이트 < 마텐자이트 < 시멘타이트
| TTT곡선의 정의 | 열처리에서 필요한 3가지 주요 변수인 시간(Time), 온도(Temperature), 변태(Transformation)의 머리글자를 딴 것으로 온도-시간-변태곡선, 등온 변태곡선 또는 S곡선으로도 불린다. 세로축에는 온도를 가로축에는 시간을 위치시킨 것으로 담금질할 때 금속 조직의 변태 과정을 나타내는 그래프이다. |
담금질액 중 냉각속도가 가장 빠른 순서
소금물 > 물 > 기름 > 공기
[핵심포인트. 물이 아닌 이유는 뜨거운 쇠가 물에 닿으면 물체의 주변에 기포가 발생하여 보호막 역할을 하기 때문에 열이 빨리 식지 못한다.]
흑연화 촉진제 : Si, Ni, Ti, Al]
핵심문제
01. 탄소강의 열처리 종류에 대한 설명으로 틀린 것은? [2011년 4회 - 기출]
① 노멀라이징 : 소재를 일정 온도에서 가열 후 유냉 시켜 표준화한다.
② 풀림 : 재질을 연하고 균일하게 한다.
③ 담금질 : 급랭시켜 재질을 경화시킨다.
④ 뜨임 : 담금질된 강에 인성을 부여한다.
정답 : ①
01 - 해설.
- 노멀라이징(불림) : 담금질 정도가 심하거나 결정입자가 조대해진 강을 표준화 조직으로 만들기 위해 A3점이나 Acm(시멘타이트)점 이상의 온도로 가열 후 공 랭시 킨다.
02. 담금질한 탄소강을 뜨임 처리하면 어떤 성질이 증가되는가? [2013년 2회 - 기출]
① 강도
② 경도
③ 인성
④ 취성
정답 : ③
02 - 해설.
- 탄소강을 뜨임 처리하면 인성이 증가하고 잔류 응력이 제거된다.
기본 열처리 4단계
- 담금질 : 강도와 경도가 증가
- 뜨임 : 인성 증가, 잔류응력 제거
- 풀림 : 조직의 균일화
- 불림 : 표준 조직으로 만듦
이번 포스팅은 열처리에 대해 포스팅하였습니다.
기계재료가 거의 끝나가는 시점에 마무리 잘하시기 바랍니다.^^
파이팅하세요~~~^^