1. 완전 어닐링
공정: 강철을 Ac3 온도보다 20~30℃ 높게 가열한 후, 일정 시간 동안 유지하다가 (로를 이용하여) 천천히 냉각시켜 평형 구조에 가까운 열처리 공정(완전 오스테나이트화)을 얻습니다.
완전 어닐링은 주로 과공석강(수소 함량 0.3~0.6%), 일반적으로 중탄소강 및 저탄소·중탄소 합금강 주조품, 단조품, 열간압연품에 사용되며, 때로는 용접부에도 적용됩니다. 저탄소강은 완전 어닐링 후 경도가 낮아 절삭에 불리합니다. 과공석강을 Accm 이상의 오스테나이트 상태로 가열한 후 서서히 냉각하고 어닐링하면 Fe₃CⅡ가 결정립계를 따라 망상 구조로 석출되어 강도, 경도, 소성이 향상되지만, 인성이 크게 감소하여 최종 열처리에 잠재적인 위험을 초래합니다.
목적: 결정립 미세화, 균일한 구조 형성, 내부 응력 제거, 경도 감소 및 강재 가공성 향상. 완전 열처리 후 과공석강의 구조는 F+P이다.
2. 등온 어닐링
어닐링은 완료하는 데 오랜 시간이 걸리는데, 특히 과냉각 오스테나이트화 상태에서 비교적 안정적인 합금강의 경우 더욱 그렇습니다. 오스테나이트화된 강을 Ar1 온도보다 약간 낮은 온도로 급속 냉각하면 오스테나이트(A)가 인(P)으로 변환되고, 그 후 상온까지 공랭하면 어닐링 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 이러한 어닐링 방법을 등온 어닐링이라고 합니다.
공정: 강철을 Ac3(또는 Ac1)보다 높은 온도로 가열합니다. 적절한 시간 동안 유지한 후, 펄라이트 영역의 특정 온도까지 급속 냉각하고 등온을 유지하여 오스테나이트를 펄라이트로 변환시킨 다음, 공랭하여 실온으로 냉각하는 열처리 공정입니다.
목적: 완전 어닐링과 마찬가지로, 변환 과정을 더 쉽게 제어할 수 있습니다.
고탄소강, 합금 공구강, 고합금강과 같이 비교적 안정적인 강재에 적합합니다. 등온 열처리는 균일한 구조와 물성을 얻는 데에도 도움이 됩니다. 그러나 등온 열처리는 공작물 내부 또는 전체 공작물 배치가 등온 온도에 도달하기 어렵기 때문에 대형 단면 강재 부품이나 대량 생산에는 적합하지 않습니다.
3. 불완전한 어닐링
공정: 강철을 Ac1~Ac3(과공석강) 또는 Ac1~Accm(과공석강)까지 가열한 후 서서히 냉각하여 평형 구조에 가까운 열처리 공정을 얻습니다.
구상화 열처리는 주로 과공석강에 적용되어 내부 응력을 제거하고 경도를 낮추며 가공성을 향상시켜 구상 펄라이트 구조를 얻는 데 사용됩니다. 구상화 열처리는 불완전 열처리의 일종입니다.
4. 구상화 어닐링
강철 내 구상 탄화물을 열처리하여 입상 펄라이트를 얻는 공정.
공정: Ac1보다 20~30℃ 높은 온도로 가열하고, 유지 시간은 너무 길지 않게 일반적으로 2~4시간 정도 유지한다. 냉각 방법은 보통 노냉 또는 Ar1보다 약 20℃ 낮은 온도에서 장시간 등온 냉각을 사용한다.
주로 탄소 공구강, 합금 공구강, 베어링강 등과 같은 공석강 및 과공석강에 사용됩니다. 과공석강은 압연 및 단조 후 공랭 시 층상 펄라이트와 망상 시멘타이트 구조를 나타냅니다. 이 구조는 단단하고 취성이 강하여 절삭이 어려울 뿐만 아니라 후속 담금질 과정에서 변형 및 균열이 발생하기 쉽습니다. 구상화 열처리를 통해 구상 펄라이트를 얻을 수 있습니다. 구상 펄라이트에서 시멘타이트는 구형의 미세 입자로 페라이트 기지에 분산되어 있습니다. 층상 펄라이트와 비교했을 때, 구상 펄라이트는 경도가 낮아 절삭이 용이할 뿐만 아니라 담금질 및 가열 시 오스테나이트 결정립이 조대화되기 어렵고 냉각 중 변형 및 균열 발생 경향이 적습니다. 과공석강에 망상 시멘타이트가 존재할 경우, 정상적인 구상화 어닐링을 보장하기 위해 구상화 어닐링 전에 노멀라이징 공정을 통해 이를 제거해야 합니다.
목적: 경도 감소, 균일한 조직 형성, 가공성 향상 및 담금질을 위한 조직 준비. 구상화 열처리 공정 방법에는 여러 가지가 있으며, 주요 방법은 다음과 같습니다.
a) 일회 구상화 열처리 공정: 강재를 Ac1 온도보다 20~30℃ 높게 가열하고 적절한 시간 동안 유지한 후, 노에서 서서히 냉각시킨다. 열처리 전의 원래 구조는 미세한 플레이크 펄라이트여야 하며, 시멘타이트 망상 구조는 허용되지 않는다.
b) 등온 구상화 어닐링 공정: 강재를 가열 및 유지한 후, 노를 이용하여 Ar1 온도보다 약간 낮은 온도(일반적으로 Ar1 온도보다 10~30℃ 낮음)까지 등온 냉각합니다. 등온 냉각이 완료되면, 노를 약 500℃까지 서서히 냉각한 후 공랭합니다. 이 공정은 짧은 공정 시간, 균일한 구상화, 그리고 용이한 품질 관리라는 장점을 가지고 있습니다.
c) 왕복 구형화 어닐링 공정.
5. 확산 어닐링(균질화 어닐링)
공정: 강철 잉곳, 주조품 또는 단조 빌릿을 고상 온도보다 약간 낮은 온도로 장시간 가열한 다음 서서히 냉각하여 화학적 조성의 불균일성을 제거하는 열처리 공정.
목적: 주괴 응고 과정에서 수지상 결정 편석 및 부분 편석을 제거하고, 조성 및 구조를 균질화한다.
확산 열처리의 가열 온도는 매우 높으며, 일반적으로 Ac3 또는 Accm보다 100~200℃ 높습니다. 구체적인 온도는 편석 정도와 강종에 따라 달라집니다. 유지 시간은 일반적으로 10~15시간입니다. 확산 열처리 후에는 미세 구조를 위해 완전 열처리 및 노멀라이징 처리가 필요합니다. 확산 열처리는 일부 고품질 합금강 및 편석이 심한 합금강 주조품과 강괴에 사용됩니다.
게시 시간: 2023년 11월 13일