열처리 결함과 대책

열처리 결함과 대책에 대해서 알아보도록 하자.

 

 

 

조대한 결정립(Coarse Grain)

 

조대한 결정립은 열처리시에 종종 나타난다. 파단면이나 정확히는 금속현미경 조직시험을 통하여 알 수 있다. 용도에 따라  다르나 모든 재료나 반드시 미새ㅔ한 결정립이 바람직스러운 것은 아니다.

 

그러나 공구강이나 조질강에서는 반드시 미새한 결정립이 요구된다. 침탄강에서도 때로는 용도에 따라 조대한 결정립을 

결함으로 최급하는 경우가 있다.조대한 결정립의 원인은 다음과 같다.

 

과열(Over heating)

 

침탄강이나 공구강, 조질강 공히 Ac3 변태점이상 가열하여 미세결정립을 얻을 수 있다. 이때 가열시간이 너무 길거나 높은 때는 조대한 결정립이 생성된다. 이러한 현상을 과열(Over heating)이라고 부른다. 결정립 조대화경향은 재질에 따라 다르며 롯트번호(Lot Number)가 다를 때도 차이가 난다.

 

이러한 경향은 재질속에 미고용물이나 고용이 어려운 화합물의 존재정도에 따라 결정된다. 미고용물이나 고용이 어려운 화합물 구성원소는 제강중에 고의적으로 첨가되거나 혹은 불순물로 들어간다. 탄소강이나 카바이드분해를 촉진하는 원소

(즉, 망간)가 들어있는 합금강은 약간은 과열에 의해서도 결정립이 조대화해진다.

 

이러한 강으로 만들어진 큰 부품은 두 단계의 염욕을 이용하는 것이 좋다.즉, 변태점 이하의 염욕에서 에열을 충분히 한 다음, 두번째 퀜칭 가열욕에서 가열시간을 짧게하는 것이 좋다. 또한 주의할 점은 많은 량의 제품을 한번에 처리하는 경우이다. 이때는 로의 온도가 많이 내려가므로 본 가열시간까지 시간이 많이 소요되게 된다.따라서 결정립이 조대화해진다.

 

가열된 강은 Ac3변태점 이상으로 가열하여 공냉한 다음 재퀜칭을 실시하면 미세조직을 얻을 수 있다.(아공석강에 적용)

탄소강인 경우에는 700도, 합금강인 경우에는 조성에 따라 적정온도에서 장시간 가열ㄹ한 다음 공냉하여 재퀜칭 처리한다.(과공석강인 경우에 적용) 과공석강인 경우에는 과열후에 서냉하면 결정립계 망상카바이드나 조대한 카바이드가 석출한다. 이 경우에는 다시 한번 가열하여 카바이드를 고용시킨후 급냉한 다음 앞에서와 같은 어닐링을 실시해야 한다.

고속강이나 다이스강은 과열 조직이 발생되면 다시 쓸 수가 없게 된다.

 

과석강에서 퀜칭을 여러번 했을 때의 정의

 

과공석강에서 퀜칭온도로 가열하면 카바이드 일부가 고용되어 기지조직을 강화시킨다. 그러나, 미고용된 카바이드의 일부는 결정립성장을 방해하여 결정립을 미세화시킨다. 그러나 미고용된 카바이드의 일부는 결정립성장을 방해하여 결정립을 미세화 시킨다.

 

퀜칭 가열을 여러번 실시하하면 앞에서 전술한 바와 같이 미교용된 카바이드가 성장, 조대화해져 결정립성장을 제대로 억제하지 못하게 된다. 때문에 과공석강 부품은 특정 이유 때문에 재 퀜칭이 요구될 때는 변태점 이하의 온도에서 어닐링을 실시해야 한다.

 

이 어닐링에 의해 표준조직상태로 돌아간다.이러한 어닐링을 실시하지 않고는 재퀜칭시 균열(Crack)의 위험성이 있다.

 

조직강이나 침탄강에서 언더하드닝(Under hardening)시의 정의

 

아공석강인 경우 특히 침탄강에서 퀜칭 온도가 낮을  때, 냉각속도가 느릴 경우에는 조대한 페라이트가 심부에서 석출된다.

이 심부조직은 페라이트 외에 마르텐사이트가 트루스타이트조직이 석출 될 수 있다.조대한 페라이트조직이 생성 되었을

때는 더 높은 온도로 재퀜칭하든지 냉각속도를 빠르게 함으로써 막을수 있다.

재결정(Recrystallzation)

 

제결정은 냉각 가공후 약 400도로 가열할 때 일어난다. 가공도가 큰 경우에는 매우 미세한 결정립이 생성된다. 가공도가 작을 경우, 즉 임계가공도 범위내에서는 조대한 결정립이 생성된다.이경우 노멀라이징으로 조직을 미세화 할수 있다.