열처리 결함, 퀜칭균열, 산화, 탈탄현상

 

<기출>

12-1-9 열처리 결함의 종류 5가지를 들고, 그 발생원인 및 대책을 설명하시오

 

 

열처리 결함 

 

1) 열처리의 정의 

 열처리는 소재를 가열, 냉각하면서 필요한 성질을 부여하는 작업 
소재 상태, 가열, 온도, 시간, 노내 분위기, 냉각재, 냉각 속도 등에 영향을 받고 여러 결함이 생길 수 있음
(조건을 잘못 가하면 결함이 생김) 
이런 요인을 사전에 파악하여 결함에 대한 대책 강구가 필요함 

 

2) 결함의 종류 

• 변형
• 탈탄
• 과열
• 산화
• 경도부족 (냉각 후 유조에서 너무 빨리 꺼내서 급랭이 되지 않고 템퍼링됨)
• 퀜칭균열

3) 결함의 원인 및 대책

" 기본적으로 소재 크기 및 형상에 따른 열처리 조건을 잘 따라야함"

결함	원인	대책
변형	가열시 재료 지지 불량 잔류 응력의 과다	프레스 담금질, 지지장치 유지  담금질 전 풀림처리  Ms점 이하에서 서랭  되도록 낮은 온도 담금질, 2단 담금질
탈탄	산화성 분위기에서 가열	진공, 불활성가스, 환원성가스, 중성염의 분위기 유지  염욕, 금속욕, 주철분 이용
과열	가열온도가 높고 지속시간 과다	적정 온도, 적정 시간 유지  풀림처리로 조직 미세화
산화	가열온도가 높고 장시간 가열	표면 피막 제거 (산세척, 샌드블라스트) 노 내 분위기를 환원성, 중성으로 구성
경도 부족	표면 탈탄 담금질 온도가 낮을때 Ar'점에서 서랭시 (담금질처리 X) 산화, 과열	Ar'점 임계구역에서 급랭  산화, 탈탄 방지 처리 (진공, 중성염 분위기 등) 적정온도, 적정 시간 유지

 

퀜칭균열 (Quenching Crack) 

퀜칭 크랙 사례, 네이버

담금질 열처리 중 강이 고온으로 가열 후 급냉했을때 발생하는 열응력 (체적 증가 → 제적 수축) 
오스테나이트에서 마르텐사이트로 변태했을때 발생하는 변태응력 (체적 증가) 

등 열응력과 변태응력이 복합적으로 발생하여 치수변화, 변형을 야기하고 결국 크랙이 발생하는 현상 

• 담금질성이 좋은 강재 사용
• 복잡한 형상은 급냉을 피함 
• 담금질 후 200도 부근에서 템퍼링시 퀜칭 균열 방지 
• 재료의 크기에 따라 냉각 속도를 적절히 조절함 
• 두께별로 담금질 순서를 달리 하여 담금질 속도를 맞춤 (사전 예측) 
• 불균일한 열처리 방지 
• 라운딩 처리를 통해 균일한 경도 확보 

 

기본열처리 - 담금질 (Quenching)

 

기본열처리 - 뜨임 (Tempering)

 

기본열처리 - 풀림(Annealing), 소둔

 

기본열처리 - 노말라이징 (Normalizing, 불림, 소준)