CNC 가공 부품 열처리: 강도·경도·성능 향상의 열쇠

열처리란?

금속 합금을 고온 가열 후 제어된 조건으로 냉각해 미세 조직·화학 조성 변화를 유도, 물리·기계적 성질(강도·경도·인성·가공성·연성·탄성·내식성 등)을 의도적으로 변형시키는 공정. 가열 온도·보유 시간·냉각 속도가 최종 물성 결정.

주요 열처리 종류와 특징

풀림(Annealing)

임계 온도 이상 가열 후 서냉. 조직 연화·연성 향상·경도 저하로 가공성 개선. 알루미늄·구리·강·은·황동 등 적용. 강은 반드시 서냉, 비철은 급랭·서냉 모두 가능. 보통 전 가공 전 사전 풀림으로 후속 가공 크랙 방지. 지정 없으면 대부분 '풀림 상태' 소재 납품.

뜨임(Tempering)

풀림보다 낮은 온도(아임계점 미만) 가열. 주로 담금질 후 저탄소강(1045, A36)·합금강(4140, 4240)에 적용. 취성 감소시키며 경도 유지, 가공성 향상.

응력 제거(Stress Relieving)

풀림보다 낮은 고온 가열 후 서냉. CNC 가공 후 잔류 응력 제거로 기계적 물성 균일화. 미실시 시 사용 중 크랙·공차 이탈→부품 파손 직결.

담금질(Quenching)

고온 가열 후 급랭(오일·수·공기·폴리머·염욕). 미세 조직 변화 '고정'으로 초고경도 확보. CNC 가공 후 최종 공정으로 표면 경도 극대화에 활용. 툴강 A2 담금질 경도 63~65 HRC → 뜨임으로 42~62 HRC 조절 가능(56~58 HRC 최적 수명).

표면 경화(Case Hardening)

표면만 고경도화, 심부는 연질 유지. 심부까지 경화(담금질) 시 취성 증가 문제 회피. 침탄(Carburizing)이 대표적: 저탄소강 표면 탄소 확산→담금질로 표면 경도 향상(알루미늄 양극산화와 유사 원리). 가공 완료 후 최종 단계 적용, 내마모성·유연성 동시 확보.

열처리 적용 시점: 가공 전 vs 가공 후

• 가공 전: 표준화된 소재 등급(예: 6061-T6) 즉시 조달·가공 → 납기 단축에 유리
• 가공 후: 경도 대폭 상승 열처리(담금질·표면경화 등)나 성형 후 마무리 공정으로 필요 시. 고경도 소재는 가공성 나빠 후처리 원칙(툴강 등 표준 관행)

발주 시 열처리 지정 3가지 방법

1. 제조 표준 참조: 알루미늄 T6(침전 경화), 강재 열처리 코드 등 표준 기호 표기
2. 목표 경도 지정: 툴강 D2 → 56~58 HRC 등 경도 값으로 지시. 제조사가 적정 열처리 공정 선정
3. 열처리 사이클 직접 지정: 야금 전문 지식 필요. 가열 온도·시간·냉각 매체·속도 등 상세 레시피 제시