[템퍼링(Tempering, 뜨임)] 열처리(Heat Treatment) (4)

안녕하세요

오늘은 마지막으로 템퍼링에 대해 설명드리도록 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.

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

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

[퀜칭(Quenching, 담금질)] 열처리(Heat Treatment) (3)

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4. 템퍼링(Tempering, 뜨임)

템퍼링이란

퀜칭 처리 한 마르텐사이트 조직의 경하고 취약한 성질을 개선시키기 위해

마르텐사이트 조직을 A1변태온도 이하의 적당한 온도로 가열한 후 냉각(공냉)하는 방법입니다.

(출처: 금속재료학 서적)

템퍼링 방법은

오스테나이트를 급냉하여 변태 시킨 불안정한 마르텐사이트 조직(Fe, C원자의 위치 불안정 및 내부응력 존재)을

위의 상태도에 표시된 가열 온도 구역 내의 온도로 가열하여 원자들을 안정한 위치로 이동시킨 후

냉각(공냉)하는 방법입니다.


가열시간, 가열온도 증가에 따라 원자들이 더욱 안정한 위치로 이동이 가능합니다.



목적은 아래와 같습니다.

① 원하는 기계적 성질 (경도↓, 인성↑)

② 내부응력제거

③ 형상의 안정화


목적에 따라 더 자세하게 설명드리도록 하겠습니다.



① 원하는 기계적 성질 (경도↓, 인성↑)

위의 그래프는 탄소강, 저합금강의 경우입니다.

경도의 경우
템퍼링의 온도가 상승함에 따라 점점 감소하는 것을 보실 수 있으십니다.

인장강도, 항복강도, 탄성한도의 경우
200℃~300℃에서 최대값에 도달하게 됩니다.

단면수축률과 신율의 경우
100℃이상 템퍼링을 해주었을 때부터 증가하기 시작합니다.
(β마르텐사이트의 소멸→연한 페라이트양 증가)



② 내부응력제거

퀜칭한 마르텐사이트 조직엔 내부응력이 다량 존재하게 되어 재로의 균열과 변형을 일으키는 원인이 됩니다.

이를 제거하기 위해 마르텐사이트 조직을 가열하여 온도를 상승시켜 주면

원자들이 이동하여 안정한 상태로 재배열하게 되면서 응력이 제거되게 됩니다.



③ 형상의 안정화

마르텐사이트는 c축에 탄소가 끼어들어가 있는 불안정한 BCT구조를 가지고 있습니다.

이를 템퍼링 해주게 되면

c축에 있던 탄소 원자가 이동하여 c축의 길이가 짧아지게 되고 체적이 감소하게 됩니다.

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이것으로 열처리를 마무리하겠습니다.

다음시간엔 탄소강의 열처리 실험한 내용을 정리해 보도록 하겠습니다.