응력 완화 및 어닐링: 금속 성능을 위한 필수 열처리

제품 제조 중 금속 소재는 다양한 공정을 거칩니다. 금속은 단조, 주조, 굽힘, 터닝, 밀링, 연마, 드릴링, 용접, 기타 가공이 될 수 있습니다. 수많은 공구와 지그가 금속 부품에 압력을 가하면서 다양한 유형의 응력이 발생할 수 있습니다.

부품이 더 부서지기 쉽거나, 부드러워지거나, 심지어 자성을 띠게 될 수 있습니다. 이 문제들은 금속 내 작은 결정립(crystallites) 변화 때문입니다.

금속은 가열 및 냉각 공정 중 성장하는 결정립 구조를 가집니다. 결정 사이의 영역이 결정립 구조입니다. 금속이 가공되면 결정립 구조가 변하고 결정립이 경계를 넘어 이동하고, 늘어나고, 전위됩니다.

결정립 구조가 움직이면서 가공된 금속은 특정 특성이나 원치 않는 효과를 얻을 수 있습니다. 한 효과는 금속이 큰 응력을 받아 경화되는 것입니다. 금속이 너무 경화되어 더 이상 가공 공정을 거칠 수 없게 되면 균열, 파손, 기타 결함이 발생합니다.

응력 완화(Stress Relieving)

응력 완화는 금속이 가공, 주조, 압연, 단조될 때 발생하는 내부 응력을 제거하는 열처리 공정입니다. 일반적으로 금속을 정해진 온도에 일정 시간 두고, 제어된 방법으로 냉각하는 것을 포함합니다.

응력 완화는 금형이 유지해야 할 금속 특성에 영향을 주지 않으면서 응력을 제거하도록 신중하게 수행되어야 합니다. 이 처리는 철계와 비철계 금속 모두에 가능합니다. 응력 완화 처리 유형에는 어닐링이 있습니다.

어닐링(Annealing)

어닐링 처리는 주조, 압연, 단조 공정으로 금속이 너무 경화되었을 때 열을 사용해 부드럽게 만듭니다. 이 공정은 금속을 부드럽게 해 가공할 수 있게 합니다.

어닐링은 금속을 매우 높은 온도로 가열하고 그 온도를 일정 시간 유지합니다. 금속이 가열되면 기존 결정립 구조가 제거되고 새로운 결정이 재결정화되고 성장합니다. 금속은 경도의 일부를 잃으며 더 부드럽고 연성이 있게 됩니다.

금속 내 결정립이 이 공정 중 너무 커지지 않도록 온도를 정밀하게 제어해야 합니다. 사용할 온도 설정은 금속과 열 반응 방식에 따라 달라집니다. 금속 부품에 대한 시간 길이도 고려해야 합니다.

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