산업기술
산업 제조
이 기사에서 우리는 무엇이 무엇인지 배울 것입니다. 열처리 공정 또한 다양한 열 처리 공정 유형에 대해 상세히.
열처리 원하는 특성을 얻기 위해 고체 상태의 금속 또는 합금을 가열 및 냉각하는 조합을 나타냅니다. 특성의 변화는 열처리 작업에 의해 생성된 재료의 미세 구조적 변화로 인해 발생합니다.
열처리는 원하는 특성을 얻기 위해 미리 결정된 특정 방법을 사용하여 금속을 가열 및 냉각하는 과정입니다. 철 및 비철 금속 모두 사용하기 전에 열처리를 거칩니다. 시간이 지남에 따라 많은 다른 방법이 개발되었습니다. 오늘날에도 야금학자들은 이러한 공정의 결과와 비용 효율성을 개선하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.
이를 위해 다양한 등급을 생산하기 위해 새로운 일정이나 주기를 개발합니다. 각 일정은 금속을 가열, 유지 및 냉각하는 다른 속도를 나타냅니다. 이러한 방법을 세심하게 따를 경우 현저하게 특정한 물리적 및 화학적 특성을 가진 다양한 표준의 금속을 생산할 수 있습니다.
철과 강철이 열처리 재료의 대부분을 구성하지만 알루미늄, 구리, 마그네슘, 니켈 및 티타늄의 합금도 열처리될 수 있습니다.
열처리 공정에는 세 가지 기본 단계가 필요합니다. 또는 열처리 단계는 다음과 같습니다.
온도 범위는 최고 2400°F 일 수 있습니다. 온도에서의 시간은 몇 초에서 많게는 60시간 이상까지 다양할 수 있습니다. .
용광로에서 일부 재료는 천천히 냉각되는 반면 다른 재료는 급냉해야 합니다. . -120°F에서 처리 일부 극저온 공정에는 그 이하가 필요합니다. . 물, 염수, 오일, 폴리머 용액, 용융 염, 용융 금속 및 가스는 담금질 매체의 일부 예입니다. 각각에는 특정 작업에 이상적인 고유한 특성 집합이 있습니다. 반면에 부품의 90%는 물, 기름, 가스 또는 폴리머로 급냉됩니다.
가열 단계에서 주요 목표는 금속이 균일하게 가열되도록 하는 것입니다. 천천히 가열하면 균일한 가열이 보장됩니다. 금속을 불균일하게 가열하면 한 부분이 다른 부분보다 빠르게 팽창하여 금속 부분이 뒤틀리거나 금이 갈 수 있습니다. 다음 요인에 따라 가열 속도를 선택합니다.
1. 금속의 열전도율: 열전도율이 높은 금속은 전도율이 낮은 금속보다 더 빨리 가열됩니다.
2. 금속 상태: 이전에 경화되거나 응력이 가해진 도구 및 부품은 그렇지 않은 도구 및 부품보다 더 느린 속도로 가열되어야 합니다.
3. 금속의 크기 및 단면: 내부 온도가 표면 온도에 가까워지도록 하려면 더 큰 부품이나 단면이 고르지 않은 부품을 작은 부품보다 더 천천히 가열해야 합니다. 그렇지 않으면 금이 가거나 과도하게 뒤틀릴 위험이 있습니다.
담금질 단계의 목적은 원하는 내부 구조가 형성될 때까지 금속을 적절한 온도로 유지하는 것입니다. "담그는 기간 "는 금속이 적절한 온도에서 얼마나 오래 보관되는지를 나타냅니다. 정확한 시간 길이를 결정하려면 화학 분석과 금속의 질량이 필요합니다. 불균일한 단면의 침지 기간은 가장 큰 단면을 사용하여 결정할 수 있습니다.
일반적으로 금속의 온도를 실온에서 담금질 온도로 한 번에 올리면 안 됩니다. 오히려 금속을 구조가 변할 온도 바로 아래로 천천히 가열한 다음 온도가 금속 전체에 걸쳐 일정해질 때까지 유지합니다. 이 "예열 후 ” 단계에서 원하는 최종 온도까지 신속하게 온도를 가열할 수 있습니다. 뒤틀림을 방지하기 위해 더 복잡한 디자인의 부품은 여러 층의 예열이 필요할 수 있습니다.
냉각 단계에서 금속을 실온으로 되돌리고 싶지만 금속 유형에 따라 다른 방법이 있습니다. 기체, 액체, 고체 또는 이들의 조합과 같은 냉각 매체가 필요할 수 있습니다. 냉각 속도는 냉각에 사용되는 금속과 매체에 따라 결정됩니다. 결과적으로 선택한 냉각 옵션은 원하는 금속 속성에 상당한 영향을 미칩니다.
냉각 공기, 기름, 물, 염수 또는 기타 매체에서 금속을 급속 냉각하는 것입니다. 경화되는 대부분의 금속은 담금질로 빠르게 냉각되므로 담금질은 일반적으로 경화와 관련이 있습니다. 그러나 담금질 또는 기타 급속 냉각이 항상 경화로 이어지는 것은 아닙니다. 예를 들어, 구리는 물 담금질을 사용하여 어닐링되고 다른 금속은 서냉을 사용하여 경화됩니다.
그러나 다음 목적 중 하나 이상을 수행합니다.
열처리 후 재료는 다음과 같습니다.
열처리는 다양한 이유로 수행됩니다. 일부 절차는 금속을 부드럽게 하는 반면 다른 절차는 금속을 단단하게 합니다. 또한 이러한 재료의 전기 및 열 전도성에 영향을 줄 수 있습니다.
일부 열처리 방법은 이전 냉간 가공 공정으로 인한 응력을 완화합니다. 다른 것들은 금속에 바람직한 화학적 특성을 추가합니다. 최상의 방법을 선택하는 것은 궁극적으로 금속의 유형과 필요한 특성에 따라 결정됩니다.
금속 부품은 경우에 따라 여러 열처리 절차를 거칠 수 있습니다. 예를 들어 항공기 제조 산업에서 사용되는 일부 초합금은 응용 분야에 최적화하기 위해 최대 6가지 열처리 단계를 거칠 수 있습니다.
열처리의 전술한 목적은 다음 열처리 공정 중 하나 이상에 의해 제공될 수 있습니다.
1. 어닐링
2. 정규화
3. 경화
4. 템퍼링
5. 케이스 강화:
a.) 침탄
b.) 시안화
다.) 질화
6. 표면 경화
a.) 유도 경화
b.) 화염 경화
7. 확산 코팅
어닐링 철강 열처리에서 가장 널리 사용되는 작업 중 하나입니다.
어닐링은 야금 및 재료 과학의 열처리로 재료의 물리적 및 때로는 화학적 특성을 변경하여 연성을 높이고 경도를 줄여 작업성을 향상시킵니다. 재결정 온도 이상으로 재료를 가열하고 해당 온도를 적절한 시간 동안 유지한 다음 냉각해야 합니다.
어닐링의 목적 다음 효과 중 하나 이상을 얻는 것입니다.
정규화 금속을 열적 또는 기계적으로 경화시킨 후 금속을 더 연성과 인성을 갖도록 하기 위해 사용되는 열처리 공정입니다. 노멀라이징은 재료를 고온으로 가열한 다음 가열된 후 실온 공기에 노출시켜 다시 실온으로 냉각시키는 과정입니다. 이 가열 및 느린 냉각은 금속의 미세 구조를 변화시켜 경도를 낮추고 연성을 증가시킵니다.
강철이 냉각되면 구조가 왜곡되고 금속이 부서지기 쉽고 신뢰할 수 없을 수 있습니다. 열간 단조 부품의 내부 구조도 매우 낮은 온도에서 가공되기 때문에 변형될 수 있습니다. 또한 가변 마감 온도는 동일한 탄소 함량의 단조에 대해 가변 구조를 초래한다는 것을 알 수 있습니다. 마찬가지로, 주물이 다소 불확실한 온도에서 부어지고 다른 부분에서 다른 속도로 냉각되면 신뢰할 수 없을 수 있습니다. 따라서 정규화는 특히 다음과 같은 경우에 사용됩니다.
정규화의 목적 다음 효과 중 하나 이상을 얻는 것입니다.
이러한 모든 목적 외에도 중탄소강의 강도를 어느 정도(어닐링된 강과 비교하여) 증가시키고, 저탄소강의 기계 가공성을 개선하고, 용접 구조를 개선하는 데 사용할 수 있습니다.
경화 작업 합금강으로 만들어진 모든 기계 부품뿐만 아니라 특히 중부하 작업을 위한 모든 도구 및 일부 중요한 기계 부품에 적용됩니다.
후속 템퍼링을 통한 경화의 목적은 다음과 같습니다.
1. 마모를 방지하고 다른 금속을 절단할 수 있도록 높은 경도를 개발합니다.
2. 강도, 탄성, 연성 및 인성을 향상시킵니다.
프로세스는 다음으로 구성됩니다.
1. 임계점 이상의 온도로 강철을 가열합니다.
2. 상당한 기간 동안 이 온도를 유지합니다.
3. 물, 기름 또는 용융 염욕에서 담금질(급속 변경).
템퍼링 , 야금학에서 금속, 특히 강철을 고온으로 가열하지만 융점 미만으로 가열한 다음 일반적으로 공기 중에서 냉각하여 금속, 특히 강철의 특성을 개선하는 과정. 취성 및 내부 응력을 줄여 공정을 강화합니다.
강철 조각을 담금질 매체에서 꺼내면 이미 언급한 바와 같이 단단하고 부서지기 쉬우며 다른 불리한 특성 외에 심각한 불균등하게 분포된 내부 응력이 있습니다. 일반적으로 템퍼링은 연성을 회복하고 경도를 감소시켜 경도를 약간 감소시킵니다. 따라서 템퍼링의 주요 대상은 다음과 같습니다.
템퍼링 처리에는 다음이 필요합니다.
강철에 단단한 표면을 생성하는 가장 오래된 알려진 방법은 케이스 경화 입니다. 또는 탄탄화 . 이 목적에 사용되는 강철은 일반적으로 약 0.15% 탄소의 저탄소 강철이며 열처리에 눈에 띄게 반응하지 않습니다. 이 과정에서 외부 층은 탄소 함량이 0.9~1.2%인 고탄소강으로 변환됩니다. 적절한 열처리를 하면 외부 표면은 극도로 단단하고 코어는 연성 연성을 갖게 됩니다.
청소 처리 저탄소강 또는 중탄소강에 800~900°C로 유지되는 시안화물이 함유된 용융염욕에 강을 담그고 물이나 기름에 담금질하여 단단한 표면을 만드는 공정입니다. 이 처리에 의해 생성된 경도는 표면층에 질소 화합물과 탄소 화합물이 존재하기 때문입니다.
질화 합금강에만 단단한 표면층을 생성하는 공정이며, 질화는 본질적으로 추가 열처리 없이 500°C ~ 650°C의 온도에서 암모니아 가스 분위기에서 강철을 가열하는 것으로 구성됩니다. 암모니아는 해리되고 초기 질소는 강철의 원소와 결합하여 질화물을 형성합니다. 이 질화물은 표면에 극도의 경도를 제공합니다. 일반적으로 0.2~0.4mm 깊이의 단단한 표면층이 50시간 내에 생성됩니다.
질화는 성형 및 열처리 공정 후의 마지막 작업입니다. 따라서 단조 후 작업 순서는 다음과 같습니다. (a) 850°C ~ 900°C에서 오일 경화, (b) 600°C ~ 650°C에서 템퍼링, (c) 황삭 가공, (d) 525°C ~ 550°C에서 안정화(내부 응력 제거), (e) 최종 가공 및 궁극적으로, (f) 질화.
질화는 많은 자동차, 비행기 및 디젤 엔진 마모 부품뿐만 아니라 펌프 샤프트, 게이지, 드로잉 다이, 기어, 클러치 및 맨드릴과 같은 수많은 기타 부품에 사용됩니다. 치료에 필요한 비용과 비교적 얇은 케이스를 확보하여 사용이 제한됩니다.
소개 가열은 크랭크샤프트, 캠샤프트, 액슬 샤프트 및 유사한 마모 표면의 베어링 영역에서 요구되는 많은 표면 경화 작업에 대해 만족스러운 것으로 입증되었습니다. 표면강의 분석이 변경되지 않고 내부 코어에 영향을 미치지 않는 마모 표면의 극도로 빠른 가열 및 담금질에 의해 경화가 수행된다는 점에서 일반적인 표면 경화 방식과 다릅니다. 고주파 열처리로 얻은 경도는 기존 처리에서 얻은 것과 동일하며 탄소 함량에 따라 다릅니다.
옥시아세틸렌 토치의 화염으로 강철을 가열하여 강철을 경화시키는 과정을 화염 경화 라고 합니다. 이는 유도 경화 공정과 마찬가지로 물에 의한 표면의 급속 가열 및 담금질을 기반으로 합니다. 불꽃은 작업의 나머지 부분을 효율적으로 가열하지 않고 원하는 부분으로 전달되어 영향을 줍니다. 적용에 유리한 이점은 다음과 같습니다.
확산 코팅 , 또는 금속 접합 , 알루미늄, 크롬, 실리콘, 붕소, 베릴륨 및 기타 원소로 강철 표면을 함침시키는 과정입니다.
확산 코팅은 고체, 액체 또는 기체 상태일 수 있는 위의 요소 중 하나와 직접 접촉하는 강철 부품을 가열하고 유지함으로써 수행됩니다. 이 공정은 강철에 고열, 부식 및 내마모성과 같은 많은 가치 있는 특성을 부여합니다. 대부분의 경우 확산 코팅된 강은 고합금강 대신 사용할 수 있습니다.
각 금속 합금에는 자체 위상 다이어그램이 있습니다. 앞서 언급한 바와 같이 열처리는 이 도표에 따라 수행됩니다. 그들은 다른 온도와 화학 성분에서 발생하는 구조적 변화를 묘사합니다.
철-탄소 상 다이어그램은 대학에서 가장 잘 알려져 있고 널리 가르치기 때문에 예로 들어 보겠습니다.
철-탄소 상 다이어그램은 다양한 탄소강의 열처리 거동을 학습하는 데 유용한 도구입니다. x축은 합금의 탄소 함량을 나타내고 y축은 온도를 나타냅니다.
강철이 주철이 되는 한계는 2.14% 탄소입니다.
다이어그램은 금속이 오스테나이트, 시멘타이트 및 펄라이트와 같은 다양한 미세 상태에서 발견될 수 있는 다양한 영역을 보여줍니다. 이 영역은 경계 A1, A2, A3 및 Acm로 표시됩니다. 온도 또는 탄소 함량 값이 이러한 인터페이스를 통과하면 상 변화가 발생합니다.
위상 다이어그램은 열처리가 유익한지 여부를 결정하는 중요한 도구입니다. 각 구조는 최종 제품에 다른 품질을 제공하며 그에 따라 열처리가 선택됩니다.
간단히 말해서 열처리는 금속을 가열하고 그 온도로 유지한 다음 다시 냉각시키는 과정입니다. 이 과정에서 금속 부품의 기계적 특성이 변경됩니다. 이는 고온이 금속의 미세 구조를 변화시키기 때문입니다. 그리고 미세구조는 재료의 기계적 성질에 중요한 역할을 합니다.
최종 결과는 다양한 요인에 따라 달라집니다. 여기에는 가열 시간, 금속 부품을 특정 온도로 유지하는 시간, 냉각 속도, 주변 조건 등이 포함됩니다. 매개변수는 열처리 방법, 금속 유형 및 부품 크기에 따라 다릅니다.
이 과정에서 금속의 특성이 변경됩니다. 이러한 특성 중에는 전기 저항, 자기, 경도, 인성, 연성, 취성 및 내식성이 있습니다.
철 금속이 열처리 재료의 대부분을 차지하지만 구리, 마그네슘, 알루미늄, 니켈, 황동 및 티타늄 합금도 열처리될 수 있습니다.
열처리된 금속의 약 80%는 다른 등급의 강철입니다. 주철, 스테인리스강 및 다양한 등급의 공구강은 모두 열처리가 가능한 철금속입니다.
철 금속은 일반적으로 경화, 어닐링, 노멀라이징, 응력 완화, 케이스 경화, 질화 및 템퍼링과 같은 공정을 거칩니다.
어닐링, 시효 및 담금질과 같은 열처리 방법은 구리 및 구리 합금에 사용됩니다.
알루미늄은 어닐링, 용체화 열처리, 자연 및 인공 노화 및 기타 열처리 방법에 적합합니다. 알루미늄 열처리는 정밀한 공정입니다. 프로세스의 범위를 설정해야 하며 원하는 특성이 달성될 수 있도록 각 단계에서 신중하게 제어해야 합니다.
분명히 모든 재료가 다양한 유형의 열처리에 적합한 것은 아닙니다. 마찬가지로, 단일 재료가 모든 방법의 이점을 얻지 못할 수도 있습니다. 결과적으로 원하는 결과를 얻으려면 각 재료를 별도로 연구해야 합니다. 출발점은 위상 다이어그램과 앞서 언급한 방법의 효과에 대한 사용 가능한 정보를 사용하는 것입니다.
철강 열처리는 금속을 가열 및 냉각하여 모양을 변경하지 않고 물리적 및 기계적 특성을 변경하는 것입니다. 열처리는 재료를 강화하는 방법이지만 성형성, 가공성 등 기계적 성질을 변화시키는 데에도 사용할 수 있습니다.
가장 일반적인 응용 분야는 야금이지만 금속 열처리는 유리, 알루미늄, 강철 및 기타 다양한 재료의 생산에도 사용할 수 있습니다.
우리는 열처리 공정에서 시작하여 열처리의 모든 측면을 다루려고 노력했으며 열처리 공정의 유형에는 Annealing, Case Hardening, Tempering, Normalizing 등과 같은 방법이 있습니다. 우리는 또한 열처리 공정의 장점과 단점에 대해 논의했습니다.
기사가 마음에 들면 친구들과 공유하십시오.
산업기술
제품을 제조하는 동안 금속 재료는 다양한 공정을 거칩니다. 금속은 단조, 주조, 굽힘, 회전, 밀링, 연마, 드릴링, 용접 또는 기타 가공될 수 있습니다. 금속 부품에 압력을 가하는 도구와 고정 장치가 너무 많기 때문에 다양한 유형의 응력이 발생할 수 있습니다. 부품이 더 부서지기 쉽고 부드러우며 자성이 생길 수 있습니다. 이러한 문제는 금속의 결정자라고도 하는 작은 입자의 변화로 인해 발생합니다. 금속은 가열 및 냉각 과정에서 성장하는 결정립 구조를 가지고 있습니다. 결정 사이의 영역은 결정립 구조입니다. 금속이 가공됨에 따라
단조란 무엇입니까? 단조는 해머링, 프레싱 또는 롤링을 통해 금속을 성형하는 제조 공정입니다. 이러한 압축력은 망치나 다이로 전달됩니다. 단조는 종종 냉간, 온간 또는 열간 단조가 수행되는 온도에 따라 분류됩니다. 다양한 금속을 단조할 수 있습니다. 단조에 사용되는 대표적인 금속에는 탄소강, 합금강, 스테인리스강이 있습니다. 알루미늄, 황동 및 구리와 같은 매우 부드러운 금속도 단조할 수 있습니다. 단조 공정은 최소한의 낭비로 우수한 기계적 특성을 가진 부품을 생산할 수 있습니다. 기본 개념은 원래 금속이 원하는 기하학적 모