선형 격자형 스케일 기본 사항: 알아야 할 모든 것
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강철이 어떻게 놀랍도록 강하면서도 유연하게 만들어질 수 있는지 궁금한 적이 있나요? 이 블로그 게시물에서는 기계 공학에서 중요한 열처리 공정인 담금질의 매혹적인 세계를 소개합니다. 다양한 담금질 방법과 그 고유한 응용 분야에 대해 알아보고, 일상적인 도구와 기계가 최적의 성능을 발휘하도록 제작되는 방법에 대해 더 깊이 이해할 수 있습니다.
담금질은 금속 및 합금의 기계적 특성을 향상시키기 위해 야금 및 재료 과학에서 널리 사용되는 중요한 열처리 공정입니다. 강철의 경우 담금질에는 정밀하게 제어된 열 사이클이 포함됩니다:
강철 담금질의 주요 목표는 몸체 중심 사면체(BCT) 결정 구조를 가진 철에 탄소가 과포화된 고체 용액인 마르텐사이트를 형성하는 것입니다. 그 결과 경도와 강도가 크게 증가합니다. 경우에 따라 마르텐사이트 시작 온도(Ms) 근처에서 등온 처리를 통해 베이나이트를 생성하도록 담금질을 설계할 수 있습니다.
담금질은 철 합금에만 국한되지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 용어는 다른 재료의 열처리 공정도 포함합니다:
가열 온도, 유지 시간, 냉각 속도, 담금질 선택 등 특정 담금질 파라미터는 재료 구성과 원하는 최종 특성에 맞게 세심하게 조정됩니다. 최신 담금질 공정에서는 성능을 최적화하고 왜곡을 최소화하기 위해 컴퓨터 제어 시스템과 고급 담금질을 사용하는 경우가 많습니다.
담금질은 강철을 임계 온도 이상으로 가열하고 일정 시간 동안 유지한 다음 임계 냉각 속도보다 빠른 속도로 냉각하여 주로 마르텐사이트 불균형 구조를 얻는 열처리 방법입니다(필요에 따라 베이나이트 또는 단상 오스테나이트도 얻을 수 있음).
담금질은 강철 열처리 공정에서 가장 널리 적용되는 방법입니다.
강철 열처리에는 크게 네 가지 기본 공정이 있습니다: 어닐링정규화, 담금질 및 템퍼링.
어닐링
여기에는 공작물을 적절한 온도로 가열하고 재료와 공작물 크기에 따라 일정 시간 동안 유지한 다음 천천히 냉각하는 과정(가장 느린 냉각 속도)이 포함됩니다. 목표는 금속의 내부 구조를 평형 또는 거의 평형에 가깝게 만들어 우수한 공정 성능과 사용 성능을 달성하거나 추가 담금질을 위해 구조를 준비하는 것입니다.
정규화
공작물을 적절한 온도로 가열한 후 공기 중에서 냉각합니다. 정규화의 효과는 다음과 유사합니다. 어닐링와 비슷하지만 더 미세한 구조를 생성합니다. 일반적으로 재료의 절단 성능을 개선하는 데 사용되며, 요구 사항이 덜 까다로운 부품의 최종 열처리로 사용되기도 합니다.
템퍼링
강철 조각의 취성을 줄이기 위해 담금질한 강철 조각을 실온보다 높지만 710℃ 이하에서 장시간 유지한 후 냉각합니다. 이 과정을 템퍼링이라고 합니다.
담금질
이는 공작물을 가열하여 오스테나이트화 한 다음 적절한 방식으로 냉각하여 마르텐사이트 또는 베이나이트 구조를 얻는 열처리 프로세스입니다. 일반적인 방법으로는 물 담금질이 있습니다, 오일 담금질및 공기 담금질.
어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링은 통합 열처리에서 '네 가지 불'입니다. 담금질 및 템퍼링 는 밀접한 관련이 있으며 종종 함께 사용되며 둘 다 없어서는 안 될 필수 요소입니다.
열처리 공정에서 담금질하는 방법에는 다음과 같은 10가지가 있습니다:
이 과정에서 공작물을 담금질 온도까지 가열한 다음 담금질 매체에 담가 빠르게 냉각합니다. 이 방법은 가장 간단한 담금질 방법이며 일반적으로 단순한 형상의 탄소강 및 합금강 공작물. 담금질 매체의 선택은 열 전달 계수, 경화성, 부품의 크기 및 모양과 같은 요소에 따라 결정됩니다.
그림 1 단일 매체(물, 오일, 공기) 담금질
열처리 공정에서 담금질 온도까지 가열된 공작물은 강한 냉각 매체에서 마르텐사이트 시작점(MS)에 가까운 지점까지 빠르게 냉각됩니다. 그런 다음 공작물을 느린 냉각 매체에서 실온으로 천천히 냉각하여 다양한 담금질 온도 범위와 이상적인 냉각 속도를 생성합니다.
이 방법은 다음과 같은 공작물에 사용됩니다. 복잡한 모양 또는 고탄소강, 합금강, 탄소 공구강으로 제작된 대형 공작물에 적합합니다. 일반적인 냉각 매체로는 물-오일, 물-질산염, 물-공기, 오일-공기 등이 있습니다. 물은 일반적으로 빠른 냉각 매체로 사용되며, 오일이나 공기는 느린 냉각 매체로 사용됩니다. 공기는 덜 자주 사용됩니다.
강철을 오스테나이트 처리한 다음 강철의 상부 마르텐사이트 점보다 약간 높거나 낮은 온도의 액체 매체(염욕 또는 알칼리욕)에 특정 시간 동안 담가 둡니다. 그런 다음 공기 냉각을 위해 강철을 꺼내고 과냉각된 강철은 오스테나이트 은 천천히 마르텐사이트로 변합니다.
이 방법은 일반적으로 복잡한 모양과 엄격한 변형 요구 사항을 가진 소형 공작물에 사용됩니다. 고속강 및 고합금강 공구와 금형도 일반적으로 이 방법을 사용하여 담금질합니다.
수조 온도가 MS(마르텐사이트 시작) 점보다 낮고 MF(마르텐사이트 마무리) 점보다 높으면 공작물이 수조에서 빠르게 냉각됩니다. 이렇게 하면 더 큰 수조 크기를 사용하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.
이 방법은 일반적으로 큰 크기의 경화성이 낮은 강철 공작물에 사용됩니다.
공작물을 등온 처리를 위해 베이나이트 온도가 낮은 수조에 담금질하여 낮은 베이나이트가 형성되도록 합니다. 이 과정은 일반적으로 공작물을 수조에 30~60분 동안 담가서 수행합니다.
베이나이트의 등온 담금질 공정은 세 단계로 구성됩니다:
이 방법은 일반적으로 합금강 및 고탄소강으로 만들어진 소형 부품과 연성 연성 부품에 사용됩니다. 철 주물.
부피 분율이 10% ~ 30%인 마르텐사이트는 MS 점 이하에서 공작물을 담금질한 후 하부 베이나이트 영역에서 등온 처리하여 얻습니다.
이 방법은 일반적으로 합금 공구강 공작물에 사용됩니다.
이 담금질 방법을 스텝업 오스템퍼링이라고도 합니다. 이 프로세스에는 먼저 낮은 온도(MS 이상)의 수조에서 부품을 냉각한 다음 더 높은 온도의 수조로 옮겨 다음과 같은 등온 변환을 거치는 과정이 포함됩니다. 오스테나이트.
이 방법은 경화성이 낮거나 크기가 큰 강철 부품과 오스템퍼링이 필요한 공작물에 적합합니다.
예냉 등온 담금질 공정에서는 공기, 온수 또는 소금 욕조를 사용하여 부품을 Ar3 또는 Ar1보다 약간 높은 온도로 예냉합니다. 그런 다음 단일 매체 담금질이 수행됩니다.
이 방법은 모양이 복잡하고 두께 차이가 크며 변형 요구 사항이 최소인 부품에 자주 사용됩니다.
담금질 및 자체 템퍼링 공정은 모든 공작물을 가열하되, 담금질 중 냉각을 위해 경화할 부품(일반적으로 작업 부품)만 담금질 액체에 담그는 방식으로 진행됩니다.
담그지 않은 부품의 빛이 사라지면 즉시 공기 냉각을 위해 담금질 프로세스를 제거합니다.
이 방법은 중앙에서 표면으로 열을 전달하여 템퍼링할 수 있으며 끌, 펀치, 망치 등과 같이 충격을 견뎌야 하는 도구에 일반적으로 사용됩니다.
공작물에 물을 분사하는 담금질 방식은 원하는 담금질 깊이에 따라 물의 흐름을 조절할 수 있습니다. 제트 담금질은 공작물 표면에 증기 막이 형성되는 것을 방지하여 일반에 비해 경화 층이 더 깊게 형성됩니다. 물 담금질.
이 방법은 주로 국부적인 표면 담금질에 사용됩니다.
담금질의 주요 목적은 강철의 상 변형을 유도하여 과냉각된 오스테나이트를 마르텐사이트 또는 베이나이트로 변환하는 것입니다. 이러한 변형을 통해 재료의 기계적 특성을 크게 향상시키는 미세 구조가 생성됩니다. 담금질 후 특정 온도에서 템퍼링을 제어하면 경도, 내마모성, 피로 강도 및 인성 증가를 비롯한 강철 특성을 정밀하게 조정할 수 있습니다. 이러한 다용도성 덕분에 제조업체는 산업 전반에 걸쳐 다양한 기계 부품 및 도구의 다양한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
담금질은 금속 가공물을 특정 오스테나이트화 온도로 가열하고, 완전한 상 변형을 보장하기 위해 미리 정해진 시간 동안 유지한 다음 담금질 매체에서 빠르게 냉각하는 중요한 열처리 공정입니다. 염수, 물, 폴리머 용액, 미네랄 오일 또는 강제 공기 등 담금질 매체의 선택은 원하는 냉각 속도와 특정 합금 구성에 따라 달라집니다. 각 매체는 서로 다른 냉각 특성을 제공하므로 금속공학자는 미세 구조의 변화와 그에 따른 특성을 제어할 수 있습니다.
담금질 중 급속 냉각은 과포화 고용체를 생성하여 철 격자 내에 탄소 원자를 가두어 준안정 마르텐사이트 상을 형성합니다. 이 마르텐사이트 구조는 매우 높은 경도와 내마모성이 특징이지만 부서지기 쉽습니다. 이후 템퍼링 공정을 통해 강도, 인성, 연성 간의 균형을 최적화하여 특정 응용 분야 요구 사항에 맞게 재료 특성을 조정하는 경우가 많습니다.
담금질은 기계적 물성 향상 외에도 특수강에서 특정 물리적, 화학적 특성을 개발하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 담금질은 영구 자석 강의 강자성 특성을 크게 개선하고 스테인리스 강의 내식성을 향상시키며 변압기 코어에 사용되는 실리콘 강의 전기적 특성을 수정할 수 있습니다.
담금질 공정은 동소성 특성과 냉각 속도에 따라 다양한 미세 구조를 형성하는 능력으로 인해 강철에 특히 중요합니다. 강철이 임계 온도(일반적으로 구성에 따라 723~912°C 범위) 이상으로 가열되면 상온 구조가 오스테나이트로 변합니다. 이후 급속 냉각은 확산에 의존하는 페라이트와 펄라이트의 형성을 방지하는 대신 확산 없는 전단 메커니즘을 통해 면 중심 입방(FCC) 오스테나이트가 체 중심 사방(BCT) 마르텐사이트로 변형되도록 합니다.
그러나 담금질에 내재된 급속 냉각은 공작물 내에 상당한 열 응력을 발생시킵니다. 이러한 응력을 제대로 관리하지 않으면 부품의 뒤틀림, 뒤틀림, 심지어 균열이 발생할 수 있습니다. 이러한 위험을 완화하기 위해 금속 공학자들은 중단 담금질, 선택적 담금질 또는 냉각 특성을 제어하는 특수 담금질 사용과 같은 다양한 기술을 사용합니다.
담금질 공정은 사용된 냉각 방식에 따라 크게 분류할 수 있습니다:
담금질 관련 결함의 위험을 최소화하면서 원하는 미세 구조와 특성을 달성하려면 적절한 담금질 공정과 파라미터를 선택하는 것이 중요합니다. 집중 담금질 또는 극저온 처리와 같은 고급 담금질 기술은 계속해서 발전하고 있으며, 까다로운 응용 분야에서 재료 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 가능성을 제공합니다.
담금질 공정은 가열, 유지, 냉각의 세 단계로 구성됩니다. 여기에서는 강철 담금질을 예로 들어 이 세 단계의 공정 파라미터를 선택하는 원칙을 소개합니다.
담금질 가열 온도
강철의 상 변환 임계점을 기반으로 담금질 중 가열은 미세하고 균일한 오스테나이트 입자를 형성하여 담금질 후 미세한 마르텐사이트 구조를 얻는 것을 목표로 합니다.
탄소강의 담금질 가열 온도 범위는 "담금질 가열 온도" 그림에 나와 있습니다. 이 그림에 표시된 담금질 온도 선택 원칙은 대부분의 합금강, 특히 저합금강에도 적용됩니다. 저합금강의 가열 온도는 Ac3 온도보다 30~50℃ 높습니다.
| 중국어 등급 | 임계점 /℃ | 담금질 온도 /℃ | |
| Ael | Aes(Acm) | ||
| 20 | 735 | 855 | 890~910 |
| 45 | 724 | 780 | 830~860 |
| 60 | 727 | 760 | 780~830 |
| T8 | 730 | 750 | 760~800 |
| T12 | 730 | 820 | 770~810 |
| 40Cr | 743 | 782 | 830~860 |
| 60Si2Mn | 755 | 810 | 860~880 |
| 9CrSi | 770 | 870 | 850~870 |
| 5CrNiMo | 710 | 760 | 830~860 |
| 3Cr2W8V | 810 | 1100 | 1070~1130 |
| GCr15 | 745 | 900 | 820~850 |
| Cr12MoV | 810 | / | 980~1150 |
| W6Mo5Cr4V2 | 830 | / | 1225~1235 |
"담금질 가열 온도" 그림에서 고온에서 강철의 상태가 단상 오스테나이트(A) 영역에 있음을 알 수 있으므로 이를 완전 담금질이라고 합니다. 저오스테나이트 강재의 가열 온도가 Ac1보다 높고 Ac3 온도보다 낮으면 기존에 있던 프로유텍토이드 페라이트 는 고온에서 오스테나이트로 완전히 변형되지 않으며, 이는 불완전(또는 아 임계) 담금질입니다. 하이퍼유텍토이드 강의 담금질 온도는 Ac1 온도보다 30~50℃ 높으며, 이 온도 범위는 오스테나이트와 시멘타이트(A+C) 이중 상 영역에 있습니다.
따라서 하이퍼유텍토이드 강철의 정상적인 담금질은 여전히 불완전한 담금질에 속하며 담금질 후 얻은 구조는 시멘타이트 매트릭스에 분포된 마르텐사이트입니다. 이 구조는 경도가 높고 내마모성이 높습니다. 하이퍼유텍토이드 강철의 경우 가열 온도가 너무 높으면 프로유텍토이드 시멘타이트가 너무 많이 용해되고 심지어 완전히 용해되면 오스테나이트 입자가 성장하고 탄소 함량 오스테나이트도 증가합니다.
담금질 후 큰 마르텐사이트 구조는 담금질된 강철의 미세 영역에서 내부 응력을 증가시키고 미세 균열의 수를 증가시키며 부품의 변형 및 균열 경향을 증가시킵니다. 오스테나이트의 탄소 농도가 높기 때문에 마르텐사이트 점이 떨어지고 잔류 오스테나이트의 양이 증가하며 공작물의 경도와 내마모성이 감소합니다. 일반적으로 사용되는 강의 담금질 온도는 "담금질 가열 온도" 그림에 나와 있으며, 표에는 일반적으로 사용되는 강의 담금질 가열 온도가 나와 있습니다.
실제 생산에서는 특정 조건에 따라 가열 온도 선택을 조정해야 합니다. 예를 들어, 저유전성 강의 탄소 함량이 하한에 있고 용광로 충전량이 크며 부품의 담금질 경화 층의 깊이를 늘리려는 경우 상한 온도를 선택할 수 있으며 공작물 모양이 복잡하고 변형 요구 사항이 엄격한 경우 하한 온도를 채택해야 합니다.
담금질 보유
담금질 유지 시간은 장비 가열 모드, 부품 크기, 강재 구성, 용광로 충전량, 장비 출력 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 관통 경화의 경우, 홀딩의 목적은 공작물의 내부 온도가 균일하게 수렴하도록 하는 것입니다.
모든 종류의 담금질에서 유지 시간은 궁극적으로 필요한 담금질 영역에서 좋은 담금질 가열 구조를 확보하는 데 달려 있습니다. 가열과 홀딩은 담금질 품질에 영향을 미치는 중요한 단계입니다. 오스테나이트화를 통해 얻은 구조 상태는 담금질 후 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반 철강 부품의 오스테나이트 입자 크기는 5~8단계로 제어됩니다.
| 강철 등급 | 등온 온도 /℃ | 등온 시간 /분 | 등급 | 등온 온도 /℃ | 등온 시간 /분 |
| 65 | 280-350 | 10-20 | GCr9 | 210~230 | 25-45 |
| 65Mn | 270-350 | 10-20 | 9SiCr | 260-280 | 30-45 |
| 55Si2 | 300-360 | 10-20 | Cr12MoV | 260-280 | 30-60 |
| 60Si2 | 270-340 | 20-30 | 3Cr2W8 | 280-300 | 30-40 |
| T12 | 210~220 | 25-45 |
냉각 냉각
냉각 과정에서 강철의 고온 상인 오스테나이트가 저온 준안정 상인 마르텐사이트로 변하기 위해서는 냉각 속도가 강철의 임계 냉각 속도보다 커야 합니다. 공작물의 냉각 과정에서 표면과 코어의 냉각 속도 사이에는 일정한 차이가 있습니다. 이 차이가 충분히 크면 냉각 속도가 임계 냉각 속도보다 큰 부품이 발생할 수 있습니다. 임계 냉각 속도 를 초과하면 마르텐사이트로 변하는 반면, 임계 냉각 속도보다 낮은 코어는 마르텐사이트로 변하지 못합니다.
전체 단면이 마르텐사이트로 변환되도록 하려면 충분한 냉각 용량을 가진 담금질 매체를 선택하여 공작물의 코어가 충분히 빠른 냉각 속도를 갖도록 해야 합니다. 그러나 냉각 속도가 크면 공작물 내부의 고르지 않은 열팽창 및 수축으로 인한 내부 응력으로 인해 공작물이 변형되거나 균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 위의 두 가지 상충되는 요소를 고려하여 담금질 매체와 냉각 방법을 합리적으로 선택하는 것이 중요합니다.
냉각 단계는 부품의 합리적인 구조를 확보하고 필요한 성능을 달성할 뿐만 아니라 부품의 크기와 형상 정확도를 유지하는 것입니다. 담금질 공정의 핵심 연결 고리입니다.
공작물 경도
담금질된 공작물의 경도는 담금질 효과에 영향을 미칩니다. 담금질된 공작물의 경도는 일반적으로 로크웰 경도 시험기로 측정한 HRC 값에 의해 결정됩니다. 두께가 0.8mm 미만인 담금질 강판, 얕은 층의 표면 담금질 공작물, 담금질된 강판의 경우 HRA 값을 측정할 수 있습니다. 강철 막대 직경이 5mm 미만인 경우 표면 로크웰 경도계를 사용하여 HRC 값을 측정할 수 있습니다.
언제 탄소강 용접 및 특정 합금강의 경우 열 영향 영역에서 담금질이 발생하여 딱딱해져 냉균열이 발생하기 쉽습니다. 이는 용접 프로세스.
담금질 후 금속의 경도와 취성으로 인해 발생하는 잔류 표면 응력으로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 차가운 균열. 템퍼링은 경도에 영향을 주지 않고 냉균열을 제거하는 방법 중 하나로 사용할 수 있습니다.
담금질은 두께와 직경이 작은 부품에 사용하기에 더 적합합니다. 큰 부품의 경우 담금질 깊이가 충분하지 않으며 침탄도 같은 문제가 있습니다. 이때 강도를 높이기 위해 강철에 크롬과 같은 합금을 추가하는 것을 고려하세요.
담금질은 철강 소재를 강화하는 기본적인 방법 중 하나입니다. 강철의 마르텐사이트는 철 기반 고용체 구조에서 가장 단단한 상으로, 담금질을 통해 강철 부품은 고경도와 고강도를 얻을 수 있습니다. 그러나 마르텐사이트는 매우 부서지기 쉽고 담금질 후 강철 내부에 큰 담금질 내부 응력이 존재하므로 직접 적용하기에는 적합하지 않으며 템퍼링이 필요합니다.
단일 매체 담금질: 공작물은 물이나 오일과 같은 하나의 매체에서 냉각됩니다. 장점은 조작이 간단하고 기계화가 쉬우며 적용 범위가 넓다는 것입니다. 단점은 물에서 담금질하면 응력이 커서 공작물이 변형되고 균열이 생기기 쉽고, 오일에서 담금질하면 냉각 속도가 느리고 담금질 직경이 작으며 대형 공작물을 담금질하기 어렵다는 점입니다.
이중 중간 담금질: 먼저 냉각 능력이 강한 매체에서 공작물을 약 300℃까지 냉각한 다음 냉각 능력이 약한 매체에서 냉각합니다. 이 방법은 마르텐 사이트 변형으로 인한 내부 응력을 효과적으로 줄이고 공작물 변형 및 균열 경향을 줄일 수 있습니다.
단계적 담금질: 공작물은 저온 염수조 또는 알칼리조에서 Ms 점 근처의 온도로 담금질됩니다. 공작물은 이 온도에서 2~5분 동안 유지된 후 공랭식으로 냉각됩니다.
등온 담금질: 공작물은 등온 염욕에서 담금질되며, 염욕 온도는 베이나이트 영역의 하부(Ms보다 약간 높음)에 있습니다. 공작물은 베이나이트 변형이 완료될 때까지 오랫동안 동일한 온도를 유지한 다음 공랭식으로 냉각됩니다.
표면 담금질: 표면 담금질은 강철 조각의 표면층을 일정 깊이까지 부분적으로 담금질하고 코어는 담금질하지 않은 상태로 유지하는 방법입니다.
유도 경화: 유도 가열은 전자기 유도를 사용하여 공작물에 와전류를 생성하여 가열합니다.
극저온 담금질: 여기에는 담금질 매체로 강력한 냉각 능력을 가진 얼음물 용액에 담그는 것이 포함됩니다.
부분 담금질: 여기에는 경화가 필요한 공작물 부분만 담금질하는 작업이 포함됩니다.
가스 냉각 담금질: 구체적으로 진공 상태에서 가열하고 고속 순환 음압, 상압 또는 고압 중성 및 불활성 가스에서 담금질하는 것을 말합니다.
공랭식 담금질: 여기에는 강제적으로 흐르는 공기 또는 압축 공기를 담금질용 냉각 매체로 사용하는 것이 포함됩니다.
염수 담금질: 여기에는 담금질을 위한 냉각 매체로 소금물 용액을 사용하는 것이 포함됩니다.
유기 솔루션 담금질: 여기에는 담금질을 위한 냉각 매체로 유기 폴리머의 수용액을 사용하는 것이 포함됩니다.
스프레이 담금질: 여기에는 담금질을 위한 냉각 매체로 제트 액체 흐름을 사용하는 것이 포함됩니다.
온수 욕조 냉각: 여기에는 용융 소금, 용융 알칼리, 용융 금속 또는 고온 오일과 같은 뜨거운 수조에서 공작물을 담금질하는 작업이 포함됩니다.
이중 액체 담금질: 공작물을 가열하여 오스테나이트를 형성한 후 먼저 냉각 능력이 강한 매체에 담그고 조직이 마르텐사이트 변형을 겪으려고 할 때 즉시 냉각 능력이 약한 매체로 옮겨 냉각합니다.
가압 담금질: 공작물을 가열하여 오스테나이트를 형성한 후 특정 고정 장치 아래에서 담금질합니다. 클램핑를 사용하여 담금질 냉각 왜곡을 줄입니다.
관통 경화: 여기에는 공작물의 표면에서 중심부까지 완전히 담금질하는 작업이 포함됩니다.
등온 담금질: 오스테나이트를 형성하기 위해 가열 후 등온성을 유지하기 위해 공작물을 베이나이트 변환 온도 간격으로 빠르게 냉각하여 오스테나이트가 베이나이트가 될 수 있도록 합니다.
단계적 담금질: 공작물을 가열하여 오스테나이트를 형성한 후 M1 점보다 약간 높거나 낮은 온도의 알칼리 욕조 또는 소금 욕조에 일정 시간 동안 담그고 전체 공작물이 중간 온도에 도달하면 공기 냉각을 위해 꺼내어 마르텐사이트를 얻습니다.
저온 담금질: 하이포유텍토이드 강재는 Ac1-Ac3 온도 범위에서 오스테나이트화 후 담금질하여 마르텐사이트 및 페라이트 구조를 얻습니다.
직접 담금질: 여기에는 침탄 후 공작물을 직접 담금질하는 작업이 포함됩니다.
이중 담금질: 공작물을 침탄한 후 먼저 Ac3보다 높은 온도에서 오스테나이트 처리한 다음 담금질하여 코어 구조를 개선합니다. 그런 다음 Ac3보다 약간 높은 온도에서 오스테나이트 처리하여 카부화 층 구조를 개선합니다.
자체 냉각 담금질: 공작물을 빠르게 가열하여 국부적으로 또는 표면을 오스테나이트화하면 가열 영역의 열이 가열되지 않은 영역으로 자체적으로 확산되어 오스테나이트화된 영역이 빠르게 냉각됩니다.
담금질은 현대 기계 제조에 광범위하게 사용되는 중요한 열처리 공정입니다. 기계의 거의 모든 중요한 부품, 특히 자동차, 항공기 및 항공우주 분야에 사용되는 강철 부품은 기계적 특성을 향상시키기 위해 담금질을 거칩니다. 다양한 부품의 다양한 기술적 요구 사항을 충족하기 위해 수많은 특수 담금질 공정이 개발되었습니다.
담금질 방법은 여러 가지 요인에 따라 분류할 수 있습니다:
1. 치료 영역:
2. 가열 중 위상 변환:
3. 냉각 중 위상 변환:
각 담금질 방법에는 특정 특성과 한계가 있어 특정 용도에 적합합니다. 이 중 유도 가열 표면 담금질과 화염 담금질이 가장 널리 활용되고 있습니다. 레이저 빔 및 전자 빔 가열과 같은 새로운 고에너지 밀도 가열 담금질 방법은 고유한 기능과 정밀 제어로 인해 빠르게 주목을 받고 있습니다.
표면 담금질은 중탄소 강화강 또는 연성 철로 제조된 기계 부품에 광범위하게 적용됩니다. 이 공정은 우수한 표면 경도(>HRC 50)와 내마모성을 달성하면서 코어의 전반적인 기계적 특성을 높게 유지할 수 있기 때문에 특히 중탄소 강화 강철에 효과적입니다. 공작 기계 스핀들, 기어, 디젤 엔진 크랭크샤프트, 캠샤프트 등에 주로 사용됩니다.
표면 담금질의 원리는 중탄소강과 유사한 조성을 가진 다양한 철 기반 소재에도 적용할 수 있습니다:
이 중 연성 철은 최고의 공정 성능과 높은 전반적인 기계적 특성을 보여 표면 담금질 응용 분야에 가장 널리 사용되는 소재입니다.
고탄소강의 경우 표면 담금질은 표면 경도와 내마모성을 크게 향상시킵니다. 그러나 코어의 가소성과 인성은 상대적으로 낮게 유지됩니다. 따라서 고탄소강 표면 담금질은 주로 최소한의 충격과 교대 하중을 받는 공구, 측정 기기 및 고냉간 경화 롤에 사용됩니다.
반면 저탄소강은 표면 담금질 후 최소한의 강화 효과만 나타나므로 이 처리를 거의 하지 않습니다.
적절한 담금질 방법과 소재의 선택은 기계적 특성, 내마모성, 작동 조건 등 특정 부품 요구사항에 따라 달라집니다. 담금질 기술의 발전으로 다양한 산업 분야에서 소재의 물성을 향상시킬 수 있는 가능성이 계속 확대되고 있습니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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