신소재열처리(제4강) 강원대학교 신소재공학과 담당교수 : 신순기

제3장 : 강의 열처리 일반 열처리 분류 : 담금질(Quenching, 소입) : 수냉, 유냉 (급냉 노냉) (급냉 노냉) 풀림(Annealing, 소둔) : 노냉, 공냉 불림(Normaling, 소준) : 공냉, 노냉 뜨임(Tempering, 소려) : 급냉, 노냉

뜨임(소려, Tempering)이란 무엇인가? 정의 : 담금질로 인하여 낮아진 인성을 증가시키기 위하여 A1 변태점 이하의 온도로 가열하여 냉각시키는 열처리 작업 목적 저온뜨임 : 내부응력 제거, 치수경년변화방지, 연마균열방지, 내마모성 향상. 고온뜨임 : 인성 향상, 조직안정화

뜨임취성 담금질 후 뜨임 시에 오히려 경화되는 현상 고속도강, 고합금강에서 나타남. 저온 뜨임취성(300℃취성) : 250-300℃ 고온 뜨임취성(500℃취성) : 1차 450-525℃ 2차 525-600℃

현상학적 사실 담금질 조직 : 무확산 변태에 의한 martensite 뜨임과정 : martensite의 분해과정의 일종 뜨임조직의 형성 : {martensite+탄소의 과포화고용} → [ferrite+탄화물]

담금질 균열의 발생 원리

담금질 후의 마르텐사이트(검은색) 와 잔류 오스테나이트(흰색) 담금질 후의 마르텐사이트(검은색) 와 잔류 오스테나이트(흰색)

뜨임(Tempering) 온도범위 : 200-600℃ A3 0.8%C γ α+γ γ+Fe3C A1 α 가열온도 범위 인성 : 400-500℃(고온뜨임) 고탄소강 : 200℃(저온뜨임) 구조용강 : 500-600℃(고온뜨임) 0.025%C 0.008%C

Tempering된 마르텐사이트 Fe3C α

강의 뜨임온도와 기계적 성질의 변화

뜨임(Tempering) 종류 보통뜨임, 반복뜨임, 점성뜨임, 스프링뜨임(조질), 고속뜨임(경뜨임) 블루밍, 프레스템퍼(하이트세팅)

보통뜨임 강을 A1변태점 이하로 가열하여 냉각하는 열처리 작업. 담금질 후에 실시. 강철에 주로 실시함 : 인성, 연성 증가 (외부크랙 발생과 변형을 억제함)

보통뜨임의 가열온도 A1 400-600℃ Temperature Cooling Heating (수냉, 유냉) Time 그림 3-21

반복뜨임 반복적으로 실시하는 뜨임. 고합금강, 고속도강에서 주로 실시함.

점성뜨임 저온 뜨임의 일종 : 100-200℃ 경도 감소 없이 점성과 내마모성 향상 이 목적

스프링뜨임 강인성, 탄성 향상이 목적 온도구역 : 400-500℃ 조질 이라고도 함.

경뜨임(고속뜨임) 강을 담금질 후 500-600℃에서 열처리하는 조작. 고속도강에서 주로 실시. (절삭성, 내마모성의 향상) 첨가원소인 W, Cr 등이 WC, Cr3C2와 같은 탄화물 형성이 경화의 주 원인. (Self-Hardening현상) 고온 뜨임이므로 공냉이 원칙

블루밍(Blueing) 상온 가공된 강을 시효처리 시 표면에 청색의 산화막이 형성되는 현상. 가열+하중부가=하중가열법 (인장강도, 항복점 증가)

프레스템퍼 탄소강을 담금질 시 가열과 동시에 프레스 하여 소성 변형 시키는 열처리. 경질재료에 유효.

뜨임 시에 나타나는 조직 300-400℃에서 뜨임 : Troostite의 형성 = ferrite + Fe3C (107페이지 그림5.56 참조) 600℃에서 뜨임 : Sorbite의 형성 (107페이지 그림5.57 참조)

뜨임 변태 Martensite중에 소량의 오스테나이트를 포함, 공석강의 담금질에서는 ferrite와 시멘타이트가 공존. 오스테나이트와 시멘타이트는 상온에서는 불안정하나 고온(뜨임온도)에서는 원자운동이 신속하게 일어나 안정한 조직이 됨. → 이를 뜨임 변태라고 칭함

뜨임 온도의 추정 화학성분에 기초한 강의 뜨임 온도 산정법 (교과서 109-112페이지 참조)

뜨임 시 주의사항 담금질 즉시 뜨임 하라. (경화조직 상태로는 사용불가) 다룰 수 있는 온도(60℃전후)가 되면 즉시 뜨임 하라. (상온까지 내려가면 담금 균열이 발생) 소정의 뜨임 온도를 반드시 지켜라. (뜨임취성이 일어날 우려)

참고자료: 실용강의 분류 탄소강 최대 C2%함유 탈탄강 0.005%이하의 C함유 초저탄소강 최대 0.03%의 C함유 합금강 1)1.65%Mn, 0.6%Si, 0.6%Cu의 한개이상을 초과하는 합금, 전체 탄소량 최대1%, 합금 원소량은 5%이하 2) Ni, Cr, Mo, Ti등의 일정량을 함유하는 경우 특수강 특별한 목적으로 개발된 강 주철 2-4%C를 함유하는 Fe-C합금

신교수의 한마디 1) 목표를 높게 정하고 이것의 달성을 위하여 한동안 다른 것을 보지 말자. 2) 자투리 시간을 잘 활용하라. 3) 기회는 어려움과 함께 찾아온다.