강철의 네 가지 열처리는 무엇입니까?

열처리는 강철 제조 및 가공에서 중요한 공정입니다. 강철의 미세 구조를 수정하여 경도, 인성, 강도 및 연성과 같은 원하는 기계적 특성을 달성합니다. 다양한 열처리 기술 중에서, 네 가지 기본 프로세스는 강철 컨디셔닝의 중추를 형성합니다 : 어닐링, 정규화, 냉소 및 템퍼링, 표면 경화. 각각은 뚜렷한 목적을 제공하며 특정 응용 프로그램에 맞게 조정되어 강철이 의도 된 용도로 최적으로 성능을 발휘할 수 있습니다.
1. 어닐링 : 연화 및 균질화
어닐링은 강철을 부드럽게하고 가공 가능성을 향상 시키며 내부 응력을 줄이기 위해 설계된 열 처리 과정입니다. 여기에는 세 가지 주요 단계가 포함됩니다. 강철을 특정 온도 (일반적으로 임계 온도 이상, 미세 구조가 오스테 나이트로 변형되는 임계 온도 이상)로, 균일 한 가열을 보장하기에 충분한 시간 동안 그 온도에서 유지 한 다음 일반적으로 용광로 또는 제어 환경에서 천천히 냉각합니다.
어닐링의 주요 목표는 강철의 미세 구조를 개선하는 것입니다. 예를 들어, 강철이 작동중인 경우 - 경화 (롤링 또는 단조와 같이 냉간 작동에 의해 강화됨)가있는 경우 어닐링은 곡물이 재활용하고보다 균일 한 구조로 자랄 수 있도록 연성을 회복시킵니다. 또한 용접, 캐스팅 또는 가공으로 인한 내부 응력을 제거하여 드러난 상태로두면 뒤틀림 또는 균열이 발생할 수 있습니다.
각각 특정 응용 프로그램이있는 여러 유형의 어닐링이 있습니다.
• 완전 어닐링 : hypoeutectoid 강에 사용됩니다 (0.8% 미만). 그것은 강철을 임계 온도보다 50-100도 F (10-38도)로 가열하고, 그것을 유지하고, 천천히 식히고, 페라이트와 펄 라이트의 부드럽고 연성 미세 구조를 형성합니다.
• 프로세스 어닐링 : 제조 중 작업 경화를 줄이기 위해 낮은 - 탄소강에 적용됩니다. 강철을 더 낮은 온도 (임계점 아래)로 가열하고 천천히 냉각하여 전체 미세 구조를 변경하지 않고 연성을 회복시킵니다.
• 구형화 : 가공 가능성을 향상시키기 위해 높은 - 탄소강에 사용됩니다. 그것은 강철을 임계 온도 바로 아래로 가열하고 연장 기간 동안 유지하여 탄화물 입자가 구형 모양으로 형성되어 강철을 더 부드럽고 쉽게 가공 할 수 있습니다.
어닐링 된 강철은 최종 경화 전에 형성되거나 뚫어야하는 자동차 부품과 같은 가공 용이성이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
2. 정상화 : 정제 및 안정화
정규화는 어닐링과 유사하지만 더 빠른 냉각 속도로 열처리 과정입니다. 여기에는 강철을 임계 온도보다 약간 높은 온도 (일반적으로 100–150도 F/38–66도)보다 약간 높은 온도로 가열하여 균일 한 오스테 나이트 화를 보장하고 여전히 공기에서 냉각합니다. 이 빠른 냉각 속도 (어닐링과 비교)는 더 미세하고 균일 한 미세 구조를 초래합니다.
정규화의 주요 이점은 다음과 같습니다.
• 정제 곡물 구조 : 주조, 단조 또는 구르는 동안 형성된 거친 곡물을 제거하여 더 미세하고 일관된 곡물 크기를 만듭니다. 이것은 강철의 힘과 강인성을 향상시킵니다.
• 내부 스트레스 감소 : 어닐링과 마찬가지로 스트레스를 완화하지만 과도한 연화 위험이 줄어 듭니다.
• 특성 표준화 : 강철 배치에 걸쳐 균일 한 기계적 특성을 보장하여 후속 공정에서 성능을보다 쉽게 ​​예측할 수 있습니다.
정규화는 종종 강도와 연성의 균형이 필요한 중간 - 탄소강 및 합금강에 사용됩니다. 추가 처리 전에 구조적 안정성을 향상시키기 위해 일반적으로 주물, 마초 및 용접 부품에 적용됩니다. 예를 들어, 자동차 크랭크 샤프트와 산업 기어는 정상화되어 일관된 강도를 보장하고 가공 중 왜곡 위험을 줄일 수 있습니다.
어닐링과 비교할 때, 정규화 된 강철은 미세한 미세 구조로 인해 약간 더 단단하고 강하기 때문에 완전 강화 강철의 취성없이 중간 정도의 강도가 필요한 부품에 더 나은 선택이됩니다.
3. 담금질과 템퍼링 : 경화 및 강화
담금질과 템퍼링은 다른 치료법으로 달성하기 어려운 조합 인 높은 강도와 ​​강인성을 갖는 강철을 생산하도록 설계된 두 개의 - 단계 프로세스입니다.
• 담금질 : 첫 번째 단계는 강철을 오스테 나이트 온도 (임계점 위)로 가열하여 균일 한 오스테 나이트 미세 구조를 형성하기 위해 고정 한 다음 물, 오일 또는 중합체 용액을 사용하여 빠르게 냉각 (냉각)을 냉각시키는 것입니다. 이 빠른 냉각은 오스테 나이트에서 탄소 원자를 가두어 미세 구조를 마르텐 사이트 - 60-65 시간의 경도 수준에 도달 할 수있는 단단하고 부서지기 쉬운 단계로 변환합니다.
• 템퍼링 : 브리티 니스를 줄이기 위해, 담금질 된 강철은 더 낮은 온도 (일반적으로 300-1,300도 F/149–704도)로 가열 된 다음 일정 기간 동안 유지 한 후 공기 중 냉각됩니다. 템퍼링은 작은 탄수화물 입자가 마르텐 사이트 내에서 형성되도록하여 해적 성을 감소시키면서 켄칭 중에 달성 된 대부분의 경도를 유지합니다. 템퍼링 온도는 최종 특성을 결정합니다. 온도 (300-500도 F)는 중간 정도의 인성으로 높은 경도를 유지하는 반면, 높은 온도 (800-1,300도 F)는 경도를 줄이지 만 강인성을 증가시킵니다.
결과는 강도와 강인성을 균형을 이루는 강철입니다. 이것은 높은 - 응력 응용 프로그램에 이상적입니다.
• 공구강 : 드릴 비트, 절단 도구 및 다이는 치핑에 대한 경도와 저항을 위해 담금질 및 강화 된 강철에 의존합니다.
• 구조 부품 : 자동차 액슬, 구조 볼트 및 산업 기계 구성 요소는이 처리를 사용하여 무거운 하중과 충격을 견뎌냅니다.
• 항공 우주 구성 요소 : 항공기 랜딩 기어와 같은 고강도 - 대 - 중량비가 필요한 부품은 프로세스의 혜택을받습니다.
담금질 매체의 선택은 최종 경도에 영향을 미칩니다. 물 담금질은 더 빨리 냉각되어 경도가 높아지지만 균열의 위험이 증가합니다. 오일 담금질은 더 느리게 냉각되어 균열 위험이 줄어들지 만 경도가 약간 낮아집니다. 그런 다음 템퍼링은 응용 프로그램과 일치하도록 특성을 조정하여 강철이 내마모성에 충분히 어렵지만 스트레스 하에서 골절이 부서지기 쉽지 않도록합니다.
4. 표면 경화 : 표면 경화, 코어 보존
표면 경화 (케이스 경화라고도 함)는 코어를 비교적 부드럽고 힘들게 남겨 두면서 강철의 표면 만 강화하는 열처리입니다. 마찰이나 마모를 견딜 수 있도록 마모 - 저항성 표면이 필요한 부품에 이상적이며, 터프한 코어는 충격과 굽힘에 저항합니다.
기화 및 질화가 가장 일반적으로 표면 경화 방법이 몇 가지 있습니다.
• 기화 :이 공정은 탄소를 낮은 - 탄소강의 표면층에 소개합니다. 강철은 탄소 - 풍부한 환경 (가스, 액체 또는 고체)에서 고온 (1,600–1,800도 F/871–982도)으로 가열되어 탄소가 표면으로 확산 될 수 있습니다. 기화 후, 강철은 높은 - 탄소 표면층 (CASE)을 강화하기 위해 켄칭되어 낮은 - 탄소 코어는 부드럽게 유지됩니다. 케이스 깊이는 애플리케이션에 따라 0.005 ~ 0.25 인치 범위입니다. 기화 된 강철은 기어, 베어링 및 샤프트와 같은 부품에 사용되며, 표면은 마모에 저항해야하지만 코어는 충격을 흡수해야합니다.
• 질화 :이 과정은 질소를 탄소 대신 강철 표면으로 확산시킵니다. 질소 - 풍부한 대기에서 낮은 온도 (950–1,150도 f/510–621도)에서 수행되어 표면에 경질 질화물 화합물을 형성합니다. 기화와는 달리, 해소가 필요하지 않아 왜곡 위험이 줄어 듭니다. 질화 강철은 우수한 내마모성과 내식성을 가지므로 밸브 줄기, 유압 실린더 및 공작 기계 가이드와 같은 부품에 적합합니다.
다른 표면 경화 방법으로는 화염 경화 (화염 및 담금질로 표면 가열) 및 유도 경화 (전자기 유도를 사용하여 표면을 가열 한 다음 켄칭)가 포함됩니다. 이들은 대형 기어의 치아 나 레일 트랙의 마모 표면과 같이 특정 영역 만 경화 해야하는 큰 부품에 사용되는 더 빠른 프로세스입니다.
4 가지 치료법이 비교되는 방법​
각 열 처리 공정은 강철 특성을 뚜렷한 방법으로 수정합니다.
• 어닐링은 연성과 가공성을 극대화하지만 강도를 최소화합니다.
• 정제 된 미세 구조로 강도와 연성을 정상화합니다.
• 담금질과 템퍼링은 높은 강도와 ​​인성을 달성합니다.
• 표면 경화는 단단한 코어와 함께 - 저항성 표면을 마모합니다.
처리 선택은 강철의 구성, 원하는 특성 및 응용에 따라 다릅니다. 예를 들어, 렌치는 강도와 강인성을 위해 해소되고 강화 된 강철이 필요하며, 기어는 치아의 마모에 저항하기 위해 기화가 필요할 수 있습니다.
결론
강철 - 어닐링, 정상화, 담금질 및 템퍼링 및 표면 경화 -의 4 가지 주요 열처리는 각각 특정 요구에 강철 특성을 조정하는 데 중요한 역할을합니다. 어닐링하는 것은 부드러워지고 균질화되며 정제 및 정제 및 안정화, 냉동 및 템퍼링 균형 균형과 균형은 마모로부터 보호하면서 핵심 강인성을 보존합니다. 이러한 프로세스를 이해함으로써 제조업체와 엔지니어는 간단한 패스너에서 복잡한 항공 우주 구성 요소에 이르기까지 응용 분야에서 강철이 안정적으로 수행 할 수 있도록 올바른 처리를 선택할 수 있습니다.