강철에 가장 적합한 열처리는 무엇입니까?

열처리는 강철의 미세 구조를 수정하여 경도, 강도, 연성 또는 인성 -와 같은 기계적 특성을 향상시키기 위해 강철의 미세 구조를 수정하는 중요한 과정입니다. 강철에 대한 "최상의"열처리는 전적으로 강철 유형, 의도 된 사용 및 필요한 특성 (예 : 절단 도구에 대한 높은 경도, 구조 구성 요소의 강인성 또는 기계 부품의 내마모성)에 달려 있습니다. - size -에 ​​맞는 -는 - 모든 솔루션이 없지만 가장 일반적인 열 처리 방법을 이해하면 주어진 시나리오에 대한 최적의 프로세스를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
어닐링 : 연화와 가공 가능성
어닐링은 특정 온도 (일반적으로 미세 구조가 변형되는 임계점 이상)로 스틸을 가열하는 열처리입니다. 이 과정은 내부 응력을 제거하고 곡물 구조를 개선하며 강철을 부드럽게하여 -를 더 쉽게 가공, 형태 또는 구부릴 수 있습니다. AS - 롤링 상태에서 단단하고 부서지기 쉬운 높은 - 탄소강에 특히 유용합니다. 예를 들어, 어닐링 된 1095 높이 - 탄소강 (나이프와 스프링에 사용)은 최종 경화 전에 연삭 또는 성형하기에 충분히 연성이됩니다. 어닐링은 우선 순위가 가공성을 향상 시키거나, 브리티 니스를 줄이거 나 후속 처리 (예 : 냉간 작동)를 준비 할 때 최선의 선택입니다.
정규화 : 균일 성과 강도
정규화는 어닐링과 유사하지만 가열 후 용광로에서 천천히 공기 중에 강철을 냉각시키는 것과 관련이 있습니다. 이 빠른 냉각 속도는 더 미세하고 균일 한 곡물 구조를 생성하여 어닐링보다 강도와 경도가 높아지면서도 여전히 중간 정도의 연성을 유지합니다. 캐스트 또는 단조 강철 (거친 곡물 또는 내부 응력이있을 수 있음)에서 고르지 않은 미세 구조를 교정하고 강철 배치의 특성을 표준화하는 데 이상적입니다. 정규화는 일반적으로 구성 요소의 일관된 강도와 인성이 중요한 구조 강 (예 : A36)에 사용됩니다. 그것은 강도와 ​​작업성의 균형을 유지하여 일반적인 - 목적 강철 부품 치료에 -를 만듭니다.
담금질과 템퍼링 : 힘과 강인함
담금질 및 템퍼링은 고강도와 인성의 균형을 달성하기 위해 가장 널리 사용되는 열처리입니다. - 기어, 샤프트 및 구조적 볼트와 같은 부하 베어링 구성 요소에 중요한 조합. 이 과정에는 두 단계가 포함됩니다. 첫째, 담금질 (심판 위로 스틸을 가열 한 다음 물, 오일 또는 중합체에서 빠르게 냉각하여 마르텐 사이트라고 불리는 단단하고 부서지기 쉬운 미세 구조를 잠그십시오); 둘째, 템퍼링 (켄칭 된 강철을 더 낮은 온도로 재가열 한 다음 냉각하여 대부분의 경도를 유지하면서 냉각됩니다). 예를 들어, 4140 합금 강 (공통 구조 합금)을 켄 칭 및 강화하여 충격에 저항하기에 충분한 인성으로 100,000 ~ 15,000,000psi의 인장 강도를 달성합니다. 이 처리는 자동차 크랭크 샤프트 또는 산업용 기계 부품과 같은 강도 및 내구성이 모두 필요한 응용 분야에 대해 타의 추종을 불허합니다.
경화 : 최대 경도
경화 (기술적으로 담금질 공정의 일부이지만 켄칭과 상호 교환 적으로 사용)는 빠른 냉각을 통해 강철의 미세 구조를 Martensite로 변환하여 경도를 극대화하는 데 중점을 둡니다. 극단적 인 경도가 - 예를 들어, 도구, 다이 또는 베어링 표면을위한 주요 요구 사항 - 예 : 기본 요구 사항 일 때 사용됩니다. 높은 - 탄소강 (예 : D2 Tool Steel) 또는 높은 - 합금강은 화학이 단단한 마르텐 사이트를 형성 할 수 있으므로 경화에 가장 잘 반응합니다. 그러나 강화 된 강철은 취성이므로 응용 프로그램이 순수한 경도를 요구하지 않는 한 (예 : 파일과 같은 -에 영향 도구)를 요구하지 않는 한 후속 템퍼링 없이는 거의 사용되지 않습니다.
사례 경화 : 터프한 코어가있는 표면 경도
사례 경화 (기화, 질화 및 탄소화와 같은 공정 포함)는 코어를 거칠고 연성을 남기면서 강철 표면 만 강화하도록 설계되었습니다. 이는 마모 (표면에)에 저항 해야하는 부품에 이상적이며 기어, 캠축 또는 패스너와 같은 (코어에서) - {-}에도 이상적입니다. 기화는 탄소 -가 풍부한 환경에서 강철 가열되어 탄소를 표면으로 확산시킨 다음 "케이스"(표면 층)를 강화시킵니다. 질화는 탄소 대신 질소를 사용하여 단단하고 마모 - 저온에서 저항성 표면을 생성합니다 (왜곡 감소). 예를 들어, 8620 합금강 (기어에 사용)은 종종 핵심 (30-35 HRC)을 유지하면서 딱딱하고 마모 - 저항성 표면 (58-62 HRC)을 만들기 위해 기화됩니다. 사례 경화는 표면 특성 (마모, 마모 저항)이 중요하지만 핵심 강인성을 희생 할 수없는 경우 최선의 선택입니다.
스트레스 완화 : 내부 응력을 줄이기위한
스트레스 완화는 강철을 임계점 아래 온도 (일반적으로 500–1,300도 f / 260–700도)로 가열하고 천천히 식기 전에 그것을 유지하는 것입니다. 경도 나 강도를 크게 바꾸지 않지만 용접, 가공 또는 냉간 작동으로 인한 내부 응력을 제거하면 사용 중에 뒤틀림, 균열 또는 치수 변화를 방지합니다. 이는 용접 구조 구성 요소 (예 : 강철 교량, 압력 용기) 또는 정밀 부품 (예 : 공작 기계 프레임)에 필수적이며, 응력 - 유도 왜곡이 성능을 손상시킬 수 있습니다. 스트레스 완화는 기계적 특성을 변경하지 않고 강철의 치수를 안정화시키는 것이 목표 일 때 가장 좋은 선택입니다.
최상의 치료 선택 : 주요 고려 사항
"최고의"열 처리는 세 가지 요인에 달려 있습니다.
1. 스틸 유형 : 높은 - 탄소강 (예 : 1095)은 경도에 대한 경화 및 템퍼링에 잘 반응하는 반면, 낮은 - 탄소강 (예 : 1018)은 종종 강도를 위해 정규화됩니다. 합금강 (예 : 4140)은 균형 잡힌 특성을위한 담금질 및 템퍼링으로 뛰어납니다.
2. 응용 프로그램 : 절단 도구는 강화해야합니다. 구조 빔은 정상화 또는 스트레스 완화가 필요합니다. 기어는 케이스 경화가 필요합니다.
3. required 속성 : 연성에 대한 어닐링 우선 순위, 강도 - 강인성 균형 또는 표면 내마모성에 대한 케이스 경화.
요약하면, 강철에 대한 최상의 열처리는 조성 및 의도 된 사용과 일치하는 것입니다. 담금질 및 템퍼링은 강도 - 강인성 균형, 가공 가능성을위한 어닐링, 표면 내마모성에 대한 케이스 경화 및 안정성을위한 응력 완화에 대한 다재다능합니다. 처리를 철강의 요구와 일치시킴으로써 제조업체는 특정 산업 또는 구조 적용에 대한 잠재력을 최대한 발휘할 수 있습니다.