강철 부품 퀜칭 및 템퍼링 이유: 강도, 인성, 내구성 확보

퀜칭 및 템퍼링 처리: 퀜칭 후 고온 템퍼링하는 열처리 방법을 퀜칭 및 템퍼링 처리라고 합니다. 고온 템퍼링은 500~650°C 사이의 템퍼링을 말합니다. 퀜칭 및 템퍼링으로 강철의 성능과 소재를 크게 조절할 수 있으며, 강도, 소성, 인성이 좋고 우수한 종합 기계적 특성을 가집니다.

퀜칭 및 템퍼링 후 템퍼드 소바이트(Tempered Sorbite) 획득. 템퍼드 소바이트는 마르텐사이트 템퍼링 중 형성. 광학 금속현미경으로 500~600배 확대해야만 구별 가능. 페라이트 기지에 탄화물(시멘타이트 포함) 구상화물이 복합된 조직. 마르텐사이트의 템퍼 조직이기도 하며, 페라이트와 입상 탄화물 혼합물. 이때 페라이트는 기본적으로 탄소 과포화 상태 아니고, 탄화물도 안정한 탄화물. 상온에서 평형 조직.

퀜칭 및 템퍼링강은 탄소 퀜칭템퍼링강과 합금 퀜칭템퍼링강 두 종류. 탄소강이든 합금강이든 탄소 함량 엄격히 제어. 탄소 함량 너무 높으면 퀜칭템퍼링 후 강도 높지만 인성 부족. 너무 낮으면 인성 증가하나 강도 부족. 퀜칭템퍼링 부품 좋은 종합 성능 얻으려면 탄소 함량 일반적으로 0.30~0.50% 제어.

퀜칭템퍼링 시 공작물 전단면 퀜칭 필요, 미세 바늘상 퀜칭 마르텐사이트 위주 미세조직 획득. 고온 템퍼링으로 균일한 템퍼드 소바이트 위주 미세조직 획득. 소규모 공장에서 매로 금속조직 분석 불가능, 일반적으로 경도 시험만 수행. 이는 퀜칭 후 경도가 소재 퀜칭 경도 도달해야 하고, 템퍼링 후 경도는 도면 요구사항 따라 검사 의미.

45강 퀜칭 및 템퍼링

45강은 중탄소 구조강으로 냉온 가공성 좋고, 기계적 특성 우수, 가격 저렴, 공급원 풍부해 널리 사용. 최대 약점은 저경화성, 큰 단면 치수, 고요구 공작물.

45강 퀜칭 온도: A3+(30~50)℃. 실제 작업 시 상한값 보통 채택. 높은 퀜칭 온도는 공작물 가열 가속, 표면 산화 감소, 작업 효율 향상. 공작물 오스테나이트 균질화 위해 충분한 유지 시간 필요. 실제 로드량이 많으면 유지 시간 적절히 연장. 그렇지 않으면 가열 불균일로 경도 부족 발생 가능. 하지만 유지 시간 너무 길면 결정 입자 조대화와 심각한 산화 탈탄 발생, 퀜칭 품질 영향. 로드량이 공정 문서 규정 초과하면 가열 유지 시간 1/5 연장 필요.

45강 경화성 낮아 고냉각률 10% 식염수 사용. 공작물 물 들어가면 퀜칭하되 냉각은 안 함. 공작물 식염수에서 냉각되면 공작물 균열 가능. 이는 공작물 약 180℃로 냉각될 때 오스테나이트가 마르텐사이트로 급속 변환되어 과도한 조직 응력 발생 때문. 따라서 퀜칭 공작물이 이 온도 영역으로 급속 냉각되면 완만 냉각법 채택. 출수 온도 제어 어려워 경험적 조작 필요. 공작물 물속 흔들림 멈추면 출수 후 공랭(유랭 더 좋음). 또한 공작물 물 들어갈 때 정지하지 말고 움직여야 하며, 공작물 형상에 따라 규칙적 이동. 정지 냉각매체와 정지 공작물은 불균일 경도, 불균일 응력, 큰 변형 심지어 균열 초래.

45강 퀜칭템퍼링 부품 퀜칭 후 경도 HRC56~59 도달해야. 큰 단면 가능성 낮으나 HRC48 미만 안 됨. 그렇지 않으면 공작물 완전 퀜칭 안 됨 의미, 조직에 소르바이트나 페라이트 조직 나타날 수 있음. 이 조직은 템퍼링 후 기지에 잔류, 퀜칭템퍼링 목적 달성 실패.

45강 퀜칭 후 고온 템퍼링 가열 온도 보통 560~600℃, 경도 요구 HRC22~34. 퀜칭템퍼링 목적 종합 기계적 특성 획득이므로 경도 범위 상대적 넓음. 하지만 도면에 경도 요구사항 있으면 도면 따라 템퍼링 온도 조정해 경도 보장. 예: 일부 축 부품 고강도 필요로 경도 요구 높음; 키홈 있는 기어와 축 부품은 퀜칭템퍼링 후 밀링/브로칭 필요로 경도 요구 낮음. 템퍼링 유지 시간은 경도 요구사항과 공작물 크기 의존. 템퍼링 후 경도는 템퍼링 온도에 의존, 템퍼링 시간과 큰 관계 없으나 반드시 관통되어야 함. 일반적으로 공작물 템퍼링 유지 시간 항상 1시간 이상.