담금질 균열은 응력 균열로 인해 발생하는 결함입니다. 이는 재료의 내부 응력이 파괴 강도를 초과할 때 발생합니다. 발생 원인은 매우 복잡합니다. 내부 응력은 담금질 과정에서 발생하며 인장 응력의 성격을 띱니다. 담금질 균열의 내부 원인은 담금질 과정에서 재료가 마르텐사이트 변태를 일으킬 때 발생하는 과도한 응력입니다. 이는 주로 강재의 화학 조성, 특히 탄소 함량과 합금 원소 함량과 밀접한 관련이 있습니다. 일반적으로 탄소 함량이 높을수록 균열 발생이 용이합니다. 일반적으로 탄소 함량(w(C))이 0.2%일 때는 담금질 균열이 발생하지 않는다고 알려져 있습니다. 또한 담금질 냉각 방법이나 강관 표면 품질과 같은 외부 요인도 담금질 균열의 원인이 될 수 있습니다.
담금질 균열을 유발할 수 있는 다양한 요인에 따라 다음과 같은 예방 조치를 취할 수 있습니다.
1. 표면 결함으로 인한 담금질 균열 예방 조치. 표면 결함으로 인해 발생하는 국부적인 응력 집중으로 인한 담금질 균열을 방지하기 위해서는 압연 튜브 본체의 표면 품질을 개선하고 재료의 거시적 결함 및 형상 변형을 줄여야 합니다.
2. 응력 균열 담금질 균열 예방 조치. 냉각 속도를 줄이면 잔류 응력을 어느 정도 감소시킬 수 있습니다. 즉, 마르텐사이트 상변환으로 발생하는 조직 응력을 줄이고 내벽과 외벽의 상변환 과정을 단계적으로 진행할 수 있습니다. 전체 마르텐사이트 구조의 냉각 속도(50~60℃/s)를 유지하는 전제 하에 냉각수 유량을 적절히 줄이고 내부 분무 + 외부 샤워(지연) 냉각 방식을 채택합니다. 이론적으로 외부 샤워 냉각과 내부 분무 냉각의 지연 시간은 강관 내벽의 마르텐사이트 상변환이 시작되고 완료되는 데 필요한 시간이므로, 강관 본체 주위에 압축 응력이 발생합니다. 강관 본체의 원주 방향으로 잔류 압축 응력이 발생하면 담금질 균열을 크게 줄이거나 제거할 수 있습니다.
3. 표면 탄화형 담금질 균열 방지 대책. 보호슬래그의 점도를 적절히 높여 슬래그 소모량을 줄이고, 액상 슬래그층을 두껍게 하여 용강 표면의 요동을 방지한다. 동시에 슬래그 점도 증가로 인해 슬래그층 내 탄소가 용강으로 확산되는 속도가 크게 느려진다. 보호슬래그에 적절한 양의 산화제(예: MnO2 등)를 첨가하면 보호슬래그 내 탄소의 산화를 촉진하여 탄소 농축층 및 슬래그층의 탄소 함량을 효과적으로 억제할 수 있다. 또는 무탄소 보호슬래그를 사용한다.
4. 균열에 민감한 강재의 담금질 균열 예방 조치. 강종 조성을 적절히 조정하여 탄소(C) 함량을 줄이고, 결정립을 미세화하여 균열 전파 저항성을 향상시켜야 합니다. 수냉강의 경우 탄소와 망간 함량을 엄격하게 제어해야 합니다. 수냉 기술 사용 시 균열 발생 위험이 있으므로 유냉 기술을 사용해야 합니다. 고탄소·고망간강의 경우 담금질 온도와 냉각 속도를 낮추면 강관의 담금질 균열 발생을 예방하는 데 도움이 됩니다.
게시 시간: 2024년 10월 9일