열처리 기초 학습내용 학습목표 ▐ 이번 차시의 주요 학습내용과 학습목표입니다. 1. Fe-Fe3C 평형 상태도 2. 가열 온도 및 방법 3. 냉각 방법 4. 강의 조직 변화 5. 열처리 기호 학습목표 Fe-Fe3C 평형 상태도, 가열 온도 및 방법, 냉각 방법, 강의 조직 변화, 열처리 기호 등에 관해 설명할 수 있습니다.

1. Fe-Fe3C 평형 상태도 1) 평형 상태도 개요 ■ Fe-Fe3C 평형 상태도 탄소를 6.67% 까지 함유한 Fe-C 합금을 아주 서서히 냉각시켰을 때, 각 온도에서 존재하는 상(phase)을 나타낸 것 어떤 조건하에서는 좀 더 안정한 상인 흑연(C)과 철로분해되기 때문에, 진정한 평형 상태도가 아님. 한번 Fe3C 가 형성되면 대단히 안정하므로, 준안정 상태도라고 함

1. Fe-Fe3C 평형 상태도 2) 평형 상태도의 고상 α-페라이트(ferrite) - 순철(α-Fe)에 탄소가 고용된 고용체(solid solution) - 탄소의 최대 고용도는 723℃에서 0.02% 임. - 상온에서의 탄소 고용도는 약 0.008% 임. 오스테나이트(austenite) - γ-Fe의 탄소 고용체 (solid solution) 임. - 탄소 고용도는 1148℃에서 최대로 2.08%에 달하며, 723℃에서는 0.8%로 감소 함. - 탄소 원자는 페라이트와 마찬가지로 철 결정격자의 격자 사이의 공간에 고용되며, 공간의 크기가 페라이트 보다 훨씬 큼. - 탄소 고용도 차이가 대부분의 강을 경화시킬 수 있는 기초가 됨. 시멘타이트(cementite) - Fe-C의 금속간 화합물(intermetallic compound)인 Fe3C 임. - 6.67% 탄소(C)와 93.3% 철(Fe)로 되어 있음. - 단단하고 부서지기 쉬움. δ-페라이트 - 탄소 고용체로 최대 탄소 고용도는 1495℃에서 0.09% 임.

1. Fe-Fe3C 평형 상태도 2) 평형 상태도의 고상 ◆ 퍼얼라이트(pearlite) - γ-Fe(austenite,0.8%C)가 723℃에서 α-Fe(ferrite, 0.02% C)와 Fe3C(cementite, 6.67% C)로 분해되어 생성된 조직. ◆ 공석강(eutectoid steel) - 0.8% C 탄소강, α+ Fe3C로 구성되어 있음. - 상온에서 페라이트와 시멘타이트의 중량비는 88% : 12% 임. ◆ 아공석강(hypoeutectoid steel) - 0.8% C 이하 탄소강, (α+ Fe3C)+α로 구성되어 있음. ◆ 과공석강(hypereutectoid steel) - 0.8% C 이상 탄소강, (α+ Fe3C)+ Fe3C 로 구성되어 있음. ◆ 순철의 변태점 - A2변태점 : 768℃, 자기 변태점, A3변태점 : 910℃, A4변태점 :1400℃ ◆ 강의 변태점 - A1변태점 : 723℃, 탄소강의 공석변태이며, 순철에는 관계없음.

2. 가열 온도 및 방법 1) 가열 온도에 의한 열처리 분류 ■ 열처리 (Heat Treatment) 란? ※ 열처리의 정의와 가열 온도에 의한 열처리 분류에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. ■ 열처리 (Heat Treatment) 란? ■ 가열 온도에 의한 열처리 분류 A1변태점 위 가열 A1변태점 아래 가열

! ! ! 2. 가열 온도 및 방법 2) 가열 방법 ■ 열처리 가열 시 주의점 메모하기 ※ 열처리 가열시의 주의점에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. ■ 열처리 가열 시 주의점 ! ! ! 메모하기

2. 가열 온도 및 방법 2) 가열 방법 ■ 열처리 가열방법 제 1 방법 제 2 방법 제 3 방법 소정의 가열 속도로 노와 함께 가열하는 방법 소정의 열처리 온도보다 낮은 온도로 가열되어 있는 노에 부품을 넣어, 부품의 온도가 노온도와 동일하게 된 후 소정의 열처리 온도까지 가열하는 방법 열처리 온도 또는 그 이상의 온도로 미리 가열되어 있는 노 속에서 가열하는 방법

2. 가열 온도 및 방법 2) 가열 방법 ■ 가열방법의 특징 구 분 특 징 제 1 방법 구 분 특 징 제 1 방법 -제 2, 제 3 방법보다 널리 이용됨. -전체 가열시간을 짧게 할 수 있음. -산화, 탈탄이 적고, 결정립 조대화를 방지할 수 있음. 제 2, 3 방법 -매우 천천히 신중하게 가열하는 방법임. -가열하는 동안 강재의 내부온도가 항상 표면보다 낮음. -강재의 두께가 커질수록 내부와 외부의 온도차가 현저해짐. 메모하기

2. 가열 온도 및 방법 2) 가열 방법 ■ 강의 열 전도도 열처리 가열, 특히 승온속도를 결정함에 있어서 매우 중요함. 화학 성분에 대한 의존도가 높으며, 탄소량 및 합금 원소량이 많이 함유된 강일수록 열 전도도가 낮음. 강 종 열 전도도(cal/m/hr/℃) 저 탄소강 고 탄소강 고 합금강 크롬-몰리브덴강 크롬-니켈강 고속도공구강 크 롬 강 고 크롬-니켈강 고 크롬-텅스텐-몰리브덴강 75 70 62 38 34 21 20 14 12 메모하기

2. 가열 온도 및 방법 + 3) 가열 시간 및 속도 ■ 가열 시간 ※ 가열시간에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. ■ 가열 시간 +

2. 가열 온도 및 방법 3) 가열 시간 및 속도 ■ 각종 형상의 가열 속도 형 상 가열 속도의 비 환 봉 (지름 =D) 형 상 가열 속도의 비 환 봉 (지름 =D) 각재 (D×D) 구형재 (D×2D) 구형재 (D×3D) 광폭판 (두께-D) 구 (지름-D) 입방체 (D×D×D) 1 0.7 0.6 0.5 1.5

3. 냉각 방법 1) 냉각 방법의 법칙 ■ 냉각 방법의 원칙 필요한 온도 범위에서 필요한 냉각 속도로 냉각시킴 (1) 임계구역(critical zone) - 가열온도에서부터 가열색이 없어지는 온도, 약 550℃까지의 범위로, Ar’ 범위라 함. - 냉각속도가 느리면 경화되지 않고 연(軟)하게 되며, 반대로 빨리 냉각시키면 담금질되어 경(硬)하게 됨. - 즉, 연하게 되는가 경하게 되는가는 이 구역의 냉각속도에 의해 결정됨. (2) 위험구역(dangerous zone) - 250℃ 이하의 온도범위로, Ar” 범위라 함. - 담금질 할 때만 있는 구역으로, 담금질 균열의 발생 여부가 결정됨. - 즉, 담금질 균열이 발생하는 위험지대로, 이 구역의 냉각은 신중히 해야 함. 필요한 냉각 속도 - 풀림(annealing)은 천천히(爐冷) - 불림(mormalizing)은 조금 빨리(空冷) - 담금질(quenching)은 빨리(水冷, 油冷) 냉각시킴.

3. 냉각 방법 1) 냉각 방법의 법칙 ■ 냉각 방법의 Key Point 구 분 필요 온도범위 필요 냉각속도 구 분 필요 온도범위 필요 냉각속도 풀 림 -550℃까지(Ar’) (Annealing) -그 이하의 온도 불 림 -550℃까지(Ar’) (Normalizing) -그 이하의 온도 담금질 -550℃까지(Ar’) (Quenching) -250℃ 이하(Ar”) 뜨 임 -뜨임 온도로부터(연화) (Tempering) -뜨임 온도로부터(경화) 매우 천천히(노냉) 공냉해도 됨 공기중 냉각 천천히 빠르게(급냉)

3. 냉각 방법 2) 냉각 방법의 종류 ■ 냉각 방법의 종류 열처리 방법 열처리 방법 열처리 방법 ※ 냉각 방법의 종류에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. ■ 냉각 방법의 종류 열처리 방법 열처리 방법 열처리 방법

강의 열처리는 변태를 이용하여 조직을 변화시키고, 이에 의해 성질을 변화시키는 것! 4. 강의 조직변화 1) 가열 및 냉각에 의한 조직변화 ※ 가열 및 냉각에 의한 조직변화에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. 강의 열처리는 변태를 이용하여 조직을 변화시키고, 이에 의해 성질을 변화시키는 것! 메모하기

4. 강의 조직변화 2) 오스테나이트 분해 및 미세조직

5. 열처리 기호 1) KS 열처리 기호 ■ KS 열처리 기호(KS B 0107)

5. 열처리 기호 1) KS 열처리 기호 ■ KS 열처리 기호(KS B 0107)