기계구조용 합금강 열처리

기계구조용 합금강: 열처리와 기계적 성질의 이해

기계구조용 합금강은 일반 탄소강보다 우수한 담금질성과 내마모성을 지니며, 기계 부품 제작에 적합합니다. 이 글에서는 기계구조용 합금강의 특성과 열처리 과정을 알아봅니다.

기계구조용 합금강의 특징

기계구조용 합금강은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 규소(Si) 등의 합금 원소가 첨가된 강으로 다음과 같은 특징을 가집니다:

• 기계적 강도와 내식성, 내마모성이 우수
• 담금질성이 뛰어나 균일한 조직 형성 가능
• 주요 용도: 기어, 샤프트, 볼트 등 기계 부품

대표적인 합금강 종류로는 Ni-Cr 강, Ni-Cr-Mo 강, Cr-Mo 강, Cr-Mn 강이 있으며, 이들은 열처리를 통해 기계적 성질을 최적화할 수 있습니다.

기계구조용 합금강의 열처리

담금질 (Quenching)

담금질은 합금강의 경도를 높이고 균일한 조직을 형성하기 위한 열처리 공정입니다.

• 냉각 매체: 주로 기름 사용 (온도: 60-80°C)
• 냉각 과정: 기름을 충분히 교반하여 균일한 냉각
• 효과: 변형과 균열 방지, 기계적 성능 극대화

대부분의 합금강은 담금질 시 기름 냉각을 사용하며, 이를 통해 강도와 내마모성을 강화합니다.

뜨임 (Tempering)

뜨임은 담금질 후 내부 응력을 완화하고 인성을 향상시키기 위한 열처리 공정입니다.

• 고온 뜨임: 550-650°C (일반 합금강)
• 저온 뜨임: 150-200°C (침탄용강 등)
• 효과: 경도 조절, 인성 향상

뜨임 과정에서 뜨임매짐 현상을 방지하기 위해 적정 온도를 유지하며, 뜨임 후 급랭 처리가 권장됩니다.

뜨임매짐 현상과 방지 방법

뜨임매짐은 뜨임 중 특정 온도 구간(250-400°C)에서 충격 인성이 급격히 저하되는 현상입니다. 이를 방지하기 위한 방법은 다음과 같습니다:

• 해당 온도 구간에서 뜨임 처리를 피함
• 뜨임 후 급랭을 통해 변형 및 응력 완화
• 대형 부품의 경우 공랭 또는 서냉 활용

수냉은 변형 및 녹 발생 위험이 있으므로 피하는 것이 좋습니다.

결론

기계구조용 합금강은 담금질과 뜨임을 통해 기계적 성질을 최적화하고, 내구성과 내마모성을 강화할 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 기계 부품 제작에 적합한 소재로 평가받습니다.

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