[기계안전기술사] 재료 열처리 종류 - 담금질 (Quenching) 소입

담금질 (Quenching)
1. 담금질 (Quenching) 정의
탄소강을 (아공석강)A3 선과 (과공석강)A1변태선 (723도)이상의 온도로 가열한 후 일정시간 유지 후
급랭시키는 열처리 강재를 오스테나이트화 온도로 가열 후 급랭하여 마르텐사이트 조직으로 변태시켜 강을 경화하는 조작 ( 오스테나이트화온도 -급랭 - 마르텐사이트로 변태 -경화하는 조작)

2. 담금질 (Quenching) 목적
:(결정조직을 미세화시켜 강의 강도와 경도증대 )

담금질에 따른 문제점 : 연신율 저하 및 가공성이 불량해질 수 있음
ex 공구강 : 다른 금속재료를 절삭가공 할 수 있도록 단단하고 내마모성이 커야하므로 큰경도가 필요함(높은경도 부여)
   구조용강 : 강한 인성을 요구 담금질 (Quenching)로 마르텐사이트 조직으로 변태 후 500~700도의 높은 온도로 뜨임하여 강도와 경도를 낮추고 강한 인성부여 (우수한 강도와 인성 )

담금질시 경도에 가장 큰영향을 주는 원소
강중에 포함된 탄소(C)량은 담금질 시 강의 경도를 좌우한다.

*담금질 (Quenching) 가열온도
오스테나이트 온도보다 30~50도이상
아공석강 A3+ 30~50도
과공석강 A1+ 30~50도

오스테나이트화 온도보다 30~50도이상으로 하는 이유
1) 국부적인 오스테나이트화 방지
2) 온도가 너무 높게되면 탈탄이 생길 수 있음
3) 가열온도가 낮으면 강이 완전한 오스테나이트화 될 수 없음

*담금질 냉각 방법
TTT곡선에서 코(Nose)부근(펄라이트 생성부)을 피해서 급랭

담금질 가열시간
강재를 오스테나이트화 온도까지 가열하는데 소요시간 (두께25mm당 30분기준으로 가열)

담금질 조직변화

담금질 균열
담금질 균열의 원인은
급랭으로 재료 내외부에 온도차가 생겨 열응력이 발생하는 것과 변태점 이하의 온도에서 변태로 생긴 새로운 조직(마 텐자이트)과 전 조직(오스테나이트)과의 체적차로 말미암은 변태 응력이 여기에 중첩된다.

이 양자의 단독 또는 합이 인장 응력이 되어, 어떤 한계치를 넘으면 균열이 생긴다.
따라서 일반적으로는 빨리 냉각되는 표면 부분, 살이 얇은 부분, 모서리 부분 등에 균열이 생긴다.

1) 내외부 팽창온도 차이에 따른 내부응력 과다
2) 담금질 후 2~3분 경과시 균열 :
   오스테나이트가 마르텐사이트로 변하면서 체적팽창에 의한 균열
3) 담금질 직후 균열 :
   외부는 급속한 냉각으로 수축, 내부는 냉각속도가 느려 펄라이트 조직으로 변하여 팽창되고
   이때의 내부응력이 균열의 원인이 됨  (내외부 냉각속도의 차)
4) 그 외 슬래그 등의 불순물 존재시
5) 결정립 조대
6) 담금질이 불균일할때
7) 설계가 부적당할때 발생

대책 방안
1) 냉각 시 온도의 불균일을 적게 하고, 될수록 변태가 동시에 일어나게 한다.
2) 살 두께 처침, 급변을 가급적 줄인다.
3) 구멍을 뚫어 부품의 각부가 균일하게 냉각되도록 한다.
4) 날카로운 모서리를 만들지 않는다.
5) 구멍에는 찰흙, 석면을 채운다.
6) 시간 담금질을 채용한다.
.출처
https://naver.me/5r9yb0Oz