금속 열처리 기술의 몇 가지 기본 개념
열처리 기술은 일반적으로 가열, 보온, 냉각의 세 가지 과정을 포함하며, 때로는 가열과 냉각의 두 가지 공정만 있다.이러한 진척은 서로 맞물리며 중단되여서는 안된다.열은 열처리의 중요한 공정 중의 하나다.
금속열처리의 가열방법은 매우 다양한데 최초에는 목탄과 석탄을 열원으로 사용하였고 나아가서는 액체연료와 기체연료를 리용하였다.전기를 이용하니 가열 조작이 쉽고 환경 오염도 없다.이런 열원을 리용하여 직접 가열할수도 있고 용융된 소금이나 금속 또는 떠있는 립자를 통해 직접 가열할수도 있다.
금속을 가열할 때 부품이 공기중에 노출되면 자주 산화를 일으키고 탈탄한다 (즉 강철 부품 표면의 탄소 함량이 낮아진다). 이것은 열처리 후 부품의 표면 기능에 아주 불리한 영향이 있다.따라서 금속 일반적으로 제어 분위기 또는 보호 분위기, 용융 소금 중화 진공 가열, 또한 사용 가능한 도료 또는 포장 방법 가열 보호.
가열온도는 열처리공예의 중요한 기술계수의 하나로서 가열온도를 선택하고 조작하는것은 열처리품질을 보장함에 있어서 가장 중요한 문제이다.가열온도는 처리하는 금속재료와 열처리의도에 따라 다르지만 일반적으로 모두 상변화온도이상으로 가열하여 고온배치를 얻는다.기타 변화는 필연적인 시간을 요구하기때문에 금속부품의 외부가 요구하는 가열온도에 도달했을 때 반드시이 온도에서도 일정한 시간을 견지하여 표리온도가 일치하게 되고 현미경배치가 완전하게 변해야 하는데이 시간을 보온시간이라고 한다.고에네르기밀도가열과 표면열처리를 선택할 경우 가열속도가 매우 빠르기때문에 일반적으로 보온시간이 없지만 화학열처리의 보온시간은 흔히 비교적 길다.
랭각은 열처리공예과정에서 짧지 않은 절차로서 랭각방법은 공예가 다름에 따라 다르며 우선 랭각속도를 조절하여야 한다.일반적으로 풀림의 랭각속도가 가장 느리고 정화의 랭각속도가 비교적 빠르며 담금질의 랭각속도가 더 빠르다.그러나 강철의 종류가 다름에 따라 그 요구도 다르다. 례를 들면 공경강은 정상화와 같은 랭각속도로 경화할수 있다.
금속열처리 공법은 크게 전체열처리, 표면열처리, 화학열처리 세 가지로 나눌 수 있다.가열 매질, 가열 온도와 냉각 방법의 차이에 따라, 각 종류마다 또 약간의 다른 열처리 기술로 구분할 수 있습니다.동일한 금속에 서로 다른 열처리공예를 적용하면 서로 다른 배열을 할수 있으며 따라서 서로 다른 기능을 갖출수 있다.강철은 공업에서 응용범위가 가장 넓은 금속일뿐만아니라 강철의 미세배치도 가장 복잡하므로 강철열처리공예품종이 매우 복잡하다.
전체열처리는 부속품 전체에 대하여 가열한 다음 적당한 속도로 랭각시켜 그 전체 력학적기능을 개변시키는 금속열처리공예이다.강철의 전체 열처리에는 대략 어닐링, 정화, 담금질하고 템퍼링하는 네 가지 기본 공정이 있다.
정화 (正火)는 부품 가열을 공기 중에서 냉각에 적합한 온도로 한 후, 정화 (正火)의 작용은 어풀링과 비슷하며, 다만 얻는 배정이 더 미세하고, 흔히 저탄소 재료 절삭 기능을 개선하는데 쓰이며, 또한 때로는 최종 열처리의 부분들에 대한 요구가 높지 않다.
담금질이란 부품 가열 보온 후, 물, 기름 또는 기타 무기염, 유기 수용액 등 담금질한 매질 속에서 빠르게 냉각하는 것이다.담금질하면 강철이 단단해지지만, 동시에 연약해진다.강물의 취성을 낮추기 위하여 담금질한후의 강물을 실온보다 높고 650℃보다 낮은 적당한 온도에서 장기간 보온하고 다시 랭각시키는데 이런 공예를 템퍼링이라고 한다.어닐링, 노멀링, 담금질, 템퍼링은 전체 열처리 중의"네 개의 화"이며, 그 중의 담금질과 템퍼링은 밀접한 관계, 흔히 협동하여 사용하며 하나가 부족하면 안 된다.
사손잡이는 가열 온도와 냉각 방식에 따라 다른 열처리 공법으로 진화했다.일정한 강도와 인성을 얻기 위하여 담금질과 고온템퍼링을 결합시킨 공예를 질조절이라고 한다.일부 합금은 담금질하여 과포화 고체용액을 형성하며, 이를 실온 또는 적당한 온도에서 비교적 긴 시간 동안 지속하여 합금의 경도, 강도 또는 전기적 자기성 등을 향상시킨다.이런 열처리공정을 시효처리라고 한다.
압력가공 변형과 열처리를 효과적이고도 긴밀하게 결합하여 진행하게 하여 부속물이 좋은 강도, 인성을 얻어내는 방법을 변형열처리라고 한다.음압분위기 또는 진공속에서 진행하는 열처리를 진공열처리라고 하는데 진공열처리는 부속품이 산화되지 않고 탈탄되지 않게 하며 처리후 부속품의 표면을 빛나게 하여 부속품의 기능을 제고시킬수 있을뿐만아니라 침투제를 통하여 화학열처리를 진행할수 있다.
표면열처리는 부속품의 표면만 가열하여 그 표층의 력학적기능을 변화시키는 금속열처리공예이다.부품표층만 가열하여 과도한 열량이 부품내부에 전파되지 않도록 하기 위하여 운용하는 열원은 반드시 높은 에네르기밀도, 즉 단위면적의 부품에 비교적 큰 열에네르기를 주어 부품표층 또는 부분이 짧은 시간 또는 순간적으로 고온에 도달할수 있도록 해야 한다.표면열처리의 첫 번째 방법에는 화염담금질과 감응가열 열처리가 있는데, 자주 사용하는 열원은 아세틸렌 산소 또는 프로판 산소 등의 불꽃, 감응전류, 레이저와 전자빔 등이다.
화학 열처리는 부품 표층의 화학 성분, 배열과 기능을 변경하는 금속 열처리 기술이다.화학열처리와 표면열처리가 다른 점은 후자가 부속품 표층의 화학성분을 변화시킨것이다.화학 열처리는 부품들을 탄소, 질소 혹은 기타 합금 원소를 함유한 매질 (기체, 액체, 고체) 속에 넣고 가열, 비교적 긴 시간 보온함으로써 부품들의 표층이 탄소, 질소, 붕소와 크롬 등의 원소로 들어가게 하는 것이다.원소가 들어간 후에, 때로는 담금질이나 템퍼링 같은 기타 열처리 공예를 해야 한다.화학 열처리의 가장 중요한 방법에는 탄소를 투과하고 질소를 투과하며 금속을 투과하는 것이 있다.
