[어닐링(Annealing, 풀림)] 열처리(Heat Treatment) (1)

안녕하세요 오늘부터는 열처리 방법에 대해서 포스팅할 예정입니다.

 

 

 

열처리의 기본이 되는 Fe-C 평형상태도, TTT곡선, CCT곡선을 앞에서 다뤄봤는데

 

이런 이론적 배경을 기초로 하여 자세하게 진행하도록 하겠습니다.

 

 

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열처리란

 

재료를 사용 목적에 따라 가열, 냉각 등의 조작하여 재료의 특성을 변화시키는 작업입니다.

 

 

이런 열처리 방법엔 크게 4가지 종류가 있습니다.

 

 

1. 어닐링(Annealing, 풀림)

 

2. 노멀라이징(Normalizing, 불림)

 

3. 퀜칭(Quenching, 담금질)

 

4. 템퍼링(Tempering, 뜨임)

 

 

위의 순서대로 설명을 진행하도록 하겠습니다.

 

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1. 어닐링(Annealing, 풀림)

 

어닐링이란

 

재료를 고온으로 장시간 유지시킨 후 서서히 냉각하는 열처리 방법을 이야기합니다.

(일정온도, 일정시간 가열, 늦은 냉각속도(서냉))

 

주로 강의 경도를 저하시키는 내신 연신율과 인성을 향상하기 위한 연화 공정입니다.

 

 

 

어닐링에는 목적에 따라 아래와 같이 3가지 종류로 나뉘게 됩니다.

 

① 완전 어닐링

 

② 응력제거 어닐링

 

③ 구상화 어닐링

 

 

 

① 완전 어닐링

 

완전 어닐링이란

 

강의 경도를 저하시키고 연신율과 인성 향상을 위한 어닐링입니다.

 

(출처: http://www.infosteel.net/metal_heat_treatment_method.htm)

 

위의 상태도에 표시된 완전 풀림을 참고하면,

 

 

아공석강, 공석강, 과공석강(A-B)보다 30~50℃ 높은 온도로 가열하여, 

 

오스테나이트, 오스테나이트+시멘타이트 혼합조직으로 상 변태 시킨 다음

 

매우 서서히 상온까지 서냉 시켜줍니다.

 

 

 

② 응력제거 어닐링

 

응력제거 어닐링이란

 

강의 가공 시에 발생하는 응력을 열처리를 통해서 제거하는 방법입니다.

 

 

 

더 자세히 설명드리자면,

 

'강의 가공 → 가공표면에 전위 발생 (원자배열 불규칙 등) → 전위에 의한 응력 발생 → 열처리 시 균열 발생 및 파괴'

 

위와 같은 문제를 막기 위해 응력을 제거해줘야 합니다.

 

 

응력제거를 위해선 전위가 소멸되어야 하는데 전위들의 이동에 필요한 에너지만큼 가열을 통해서 제거가 가능합니다.

 

(출처: 금속재료학 서적)

 

응력제거 방법은 위의 상태도에 표시된 온도(550~650℃)만큼 가열 후 유지 시킨 뒤,

 

500℃까지는 로냉 그 뒤 상온까지는 공냉 하면 됩니다.

 

 

 

③ 구상화 어닐링

 

구상화 어닐링이란

 

강의 절삭성 개선 등 기계적 성질을 개선시키는 방법입니다.

 

 

 

시멘타이트가 층상 펄라이트, 망상조직일 경우

 

경하고 취약한 성질 때문에 냉간가공성 열악, 균열이 발생하게 되는데

 

이를 방지하기 위해 시멘타이트에 구상화가 필요합니다.

 

 

 

구상화 어닐링은 변태점 전후의 온도에서 장시간 가열하여 에너지적으로 안정한 상태를 만들어주는 게

 

일반적인 방법입니다. (1), (4), (5)

 

 

그 외에도

 

가열과 냉각을 반복하여 구상화시키는 방법 (2),

 

망상 탄화물이 존재하는 경우 A3, Acm 이상으로 가열하여 시멘타이트를 완전히 고용한 후 급랭(3)하여 (1), (2)의 방법으로

구상화하는 방법이 있습니다.

 

 

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이것으로 어닐링을 마무리하겠습니다.

 

다음시간에도 이어서 열처리 포스팅을 진행하도록 하겠습니다.

 

 

열처리(Heat Treatment) (2) 노멀라이징(Normalizing, 불림)