철강 재료의 열처리

Steel의 소재 별 열처리와 경도 측정의 종류에 대해 알아보고자 합니다.

 

목차

1. 열처리

2. 경도 시험법 종류와 부품

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1. 열처리

1) 전체 열처리

비커스 경도(HV) 750 이하의 소재를 쓰고 열처리 깊이, 두께는 소재전체에 해당하며 주로  S45C 에 적용한다.

전체 열처리의 특징은 강철을 경화시키거나, 또는 강도를 증가하기 위해 변태점 이상 적당한 온도로 가열한 후, 적당한 매재 속에서 급속하게 냉각하는 조작을 한다. 스핀들 등 긴 물체나 정밀 부품에는 사용하지 않는 편이 좋다

 

2) 침탄

침탄 열처리의 두께는 표준 0.5mm에서 최대 2mm 깊이로 한다. 주 적용 소재는 SCM415와 SNCM220 가 있다.

침탄의 특징은 부분 열처리가 가능하며 열처리 깊이를 도면에 지시해야 한다. 정밀 부품에 적합하다.

 

3) 고주파 

고주파 열처리의 주 소재는 S45C이다. 열처리 시 변형이 크다. 열처리 깊이는 1~2mm 이다.

고주파의 특징은 고주파 유도 전류로 강재의 표면을 계속 급열하고 급랭하고 경화시키는 방법이며 부분 열처리가 가능하다. 열처리 물량이 소량일 경우 코스트가 높아지고 내피로성이 우수하다. 

 

2. 경도 시험법 종류와 적용 부품

1)  브라넬

구 압자(강철 또는 초경 합금)로 시험면을 눌렀을 때 시험 하중을 패인 직경에서 구한 표면적으로 나눈 값으로 정한다.

적용 부품은 어닐링, 노멀라이징 ,고정화 등을 한 소재이며 패인 부분이 커서 경도가 불균일한 재료, 소재, 주조품 등에 적합하다. 시료가 작거나 얇은 경우는 부적합하다. 해당 규격은 JIS Z2243 이다.

 

2) 로크웰 

다이아몬드 압자나 구 압자를 이용하여 기준 하중, 시험 하중을 가하고 시험기의 지시 장치에 표시된 경도 값에서 구한다

적용 부품은 열처리, 템퍼링 품, 침탄 처리, 질화 처리, 동, 황동, 청동 등의 얇은 판에 해당된다. 

단시간에 경도 값을 얻을 수 있는 장점이 있다. 현물을 이용한 중간 검사에 적합하다. 해당 규격은 JIS Z2245 이다.

 

3) 쇼어 경도

시료의 시험면 위에 일정한 높이에서 해머를 낙하시켜 그 튀어 오르는 높이에서 경도를 구한다.

적용 부품은 열처리, 템퍼링 품, 질화 처리, 침탄 처리 등을 한 대형 부품이 있다. 특징으로는 조작이 아주 간단해서 단시간에 데이터를 얻을 수 있다. 대형 부품에 적합하다. 패인 부분이 얕고 눈에 띄지 않으므로 제품에 적합하고 소형 경량으로 휴대 가능하다. 해당 규격은 JIS Z2246 이다.

 

4) 비커스

대면각 136°의 다이아몬드 사각뿔 압자로 시험면을 눌렀을 때의 시험 하중과 패인 부분의 대각선 길이에서 구한 패인 부분의 표면적으로 값을 계산한다.

적용 부품은 고주파 열처리, 침탄, 질화, 전기 도금, 세라믹 코팅 등 경화층이 얇은 것과 침탄, 질화 처리품의 경화층 깊이가 작거나 얇은 시료 등에 적당하다. 압자가 다이아몬드이므로 재료가 아무리 단단해도 시험 가능하다. 해당 규격은 JIS Z2244 이다.