기계 구조용 합금강의 담금질과 뜨임을 통한 열처리

기계구조용 합금강의 열처리

기계 부품의 성능을 극대화하는 담금질과 뜨임 기술

기계구조용 합금강의 특성과 용도

기계구조용 합금강은 탄소강에 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 규소(Si) 등의 합금 원소를 첨가하여 제작된 재료로, 일반 구조용 탄소강보다 뛰어난 기계적 성질과 경도를 제공합니다. 이러한 합금 원소는 철과 고용체를 형성해 페라이트 구조에 고용되며, 결과적으로 높은 담금질성(Quenchability)을 보유하게 됩니다. 이로 인해 기어, 샤프트, 볼트 등 내식성과 내마모성이 중요한 부품에 적합한 소재로 평가받습니다.

담금질 공정

담금질은 합금강의 경도를 높이는 열처리 공정으로, 일반적으로 유냉(기름 냉각)이 사용됩니다. 담금질 시 냉각 매체로 사용되는 기름의 온도는 60-80°C로 유지하며, 기름을 충분히 교반하여 부품 전체가 균일하게 냉각되도록 해야 합니다. 이를 통해 담금질 중 발생할 수 있는 변형과 균열을 최소화하며, 기계적 성능을 극대화할 수 있습니다.

뜨임 공정

뜨임은 담금질 후 내부 응력을 완화하고 기계적 성질을 최적화하기 위해 수행되는 열처리 공정입니다. 일반적으로 550-650°C의 고온 뜨임이 이루어지며, 이를 통해 경도와 인성의 균형을 맞춥니다. SCr계 합금강과 같이 뜨임 연화 저항성이 낮은 강종은 상대적으로 낮은 온도에서 뜨임을 진행해야 하며, 침탄용강은 150-200°C의 저온 뜨임으로 고강도와 내마모성을 유지합니다.

뜨임매짐 현상과 방지

뜨임 과정에서 주의해야 할 점 중 하나는 뜨임매짐 현상입니다. 이는 저온 뜨임과 고온 뜨임 사이의 중간 온도 구간에서 충격 인성이 급격히 감소하는 현상으로, 해당 구간에서의 열처리를 피하는 것이 바람직합니다. 또한, 뜨임 후 서냉 과정에서도 뜨임매짐이 발생할 수 있으므로, KS 규격에서는 뜨임 후 급랭을 권장하고 있습니다.

열처리 시 고려사항

• 냉각 속도: 대형 부품의 경우 강제 냉각이 필요할 수 있으나, 공랭으로도 충분히 뜨임매짐을 방지할 수 있습니다.
• 냉각 조건: 수냉은 효과적일 수 있지만, 변형 및 녹 발생 가능성을 고려해야 합니다.
• 품질 관리: 열처리 공정 중 변형과 균열 발생을 최소화하도록 최적의 조건을 적용해야 합니다.

결론

기계구조용 합금강의 열처리 공정은 담금질과 뜨임을 통해 기계적 성질을 최적화하고, 변형과 뜨임매짐 현상을 방지하는 데 중점을 둡니다. 이러한 열처리 기술은 고강도와 내마모성이 중요한 기계 부품에서 필수적으로 활용되며, 앞으로도 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다.

#기계구조용합금강 #담금질 #뜨임 #변형방지 #유냉 #고온뜨임 #뜨임매짐 #기계적성질

© 2024 박철호 기술사. All rights reserved.