템퍼링이란 무엇입니까?? | 프로세스, 온도 & 철강에 미치는 영향

템퍼링은 금속 제조에서 가장 기본적이지만 널리 오해되고 있는 열처리 공정 중 하나입니다..

거의 모든 담금질된 강철 부품은 담금질 후 필수 2차 작업으로 템퍼링을 거칩니다., 그러나 많은 엔지니어와 생산팀은 이를 하찮은 일로 여깁니다., 최종 강도를 정의하는 정밀 제어 프로세스가 아닌 표준화된 단계, 인성, 내부 스트레스 상태, 그리고 서비스 수명.

실제로, 자물쇠를 열심히 담금질하다, 다루기 힘든, 대부분의 엔지니어링 응용 분야에서 기능적으로 사용할 수 없는 응력이 많은 마텐자이트 구조.

템퍼링(임계 변태 온도 이하로 세심하게 제어되는 가열)은 담금질된 미세 구조를 조정하여 정확한 경도 균형을 제공합니다., 인성, 치수 안정성, 및 서비스에 필요한 피로 저항.

따라서 템퍼링은 공구강 제조에 일반적으로 사용됩니다., 강철 다이, 봄 강, 베어링 구성 요소, 기어, 샤프트, 자동차 부품, 금형, 및 구조적 기계 부품.

1. 템퍼링이란 무엇입니까??

야금학에서, 템퍼링 미리 경화된 철합금을 일정 온도까지 재가열하는 열처리 공정이다. 하위 임계 온도 아래 (A₁), 특정 기간 동안 개최, 그런 다음 통제된 조건에서 냉각됩니다..

일반용-탄소강, A₁ 선과 관련된 공석 온도는 대략 다음과 같습니다. 727℃ (1341°F), 실제 임계 온도는 화학 성분에 따라 다르지만.

템퍼링은 주로 담금질된 마르텐사이트 구조를 수정하기 위해 담금질 후에 적용됩니다..

주요 목적은 적절한 수준의 경도와 강도를 유지하면서 취성과 잔류 응력을 줄이는 것입니다..

뜨임 온도와 유지 시간을 선택하여, 제조업체는 경도 간의 균형을 조정할 수 있습니다., 인성, 연성, 내마모성, 및 치수 안정성.

템퍼링의 주요 효과는 다음과 같습니다.:

뜨임 온도는 강철 등급과 원하는 최종 특성에 따라 선택됩니다..

에이 저온성질 높은 경도를 유지해야 하는 경우에 사용 가능, 뜨임 온도가 높을수록 일반적으로 경도가 감소하면서 인성과 연성이 더 높아집니다..

템퍼링을 어닐링과 혼동해서는 안 됩니다.. 어닐링은 일반적으로 강철을 연화시키고 상대적으로 안정적인 강철을 촉진하기 위한 것입니다., 연성 미세구조, 종종 임계 변태 온도 이상으로 가열한 후 천천히 냉각하는 과정이 포함됩니다..

템퍼링, 대조적으로, 경화된 강철에 적용되며 경화된 상태를 완전히 제거하기보다는 수정하기 위해 임계 변태 범위 이하에서 수행됩니다..

실용적인 철강 제조에 있어서, 따라서 템퍼링은 담금질에 의해 생성된 미세 구조를 제어된 조정으로 가장 잘 이해합니다..

목적은 단순히 경화된 강철을 더 부드럽게 만드는 것이 아닙니다., 그러나 지나치게 부서지기 쉬운 담금질 구조를 보다 유용한 엔지니어링 특성 조합을 제공하는 구조로 변환하는 것입니다..

2. 템퍼링이 필요한 이유: 담금질 강철 뒤에 숨은 과학

템퍼링을 이해하려면, 먼저 담금질이 무엇을 하는지 이해해야 합니다..

강철을 오스테나이트 상장(구성에 따라 일반적으로 800~900°C 이상)으로 가열하면 결정 구조가 면심 입방체가 됩니다. (FCC).

오스테나이트는 상당한 양의 탄소를 용해시킬 수 있습니다.. 강철을 급격하게 냉각시키면, 보통 물에, 기름, 또는 폴리머, 탄소 원자는 확산될 시간이 없습니다.

결정 구조는 체심 입방체로 변형을 시도합니다. (숨은참조) 페라이트, 그러나 갇힌 탄소는 격자를 체심 사각형으로 왜곡시킵니다. (BCT) 으로 알려진 구조 마르텐사이트.

마르텐사이트의 특징은 다음과 같습니다.:

• 매우 높은 경도.
• 높은 항복 강도.
• 낮은 연성과 인성.
• 높은 잔류 응력.
• 균열이 지연되는 경향.
• 많은 합금에 잔류 오스테나이트가 존재함.

이 담금질된 상태에서, 강철은 실제로 사용하기에는 너무 부서지기 쉽습니다.. 절단 도구에 칩이 생길 수 있습니다.. 조립 중에 샤프트가 깨질 수 있음. 충격 부하로 인해 기어 톱니가 파손될 수 있음.

템퍼링은 확산을 제어하고 미세구조를 재배열함으로써 이러한 위험을 줄입니다..

따라서 템퍼링의 필요성은 과학적이고 실용적입니다..

과학적으로, 격자 변형을 완화하고 탄화물을 석출시켜 강철이 평형 상태에 접근할 수 있게 해줍니다.. 거의, 이는 강철이 실제 사용 조건에서 살아남을 수 있게 해줍니다..

3. 주요 템퍼링 온도 범위는 무엇입니까?

템퍼링 온도는 담금질 후 미세조직 변화 정도를 직접적으로 제어하기 때문에 철강 열처리에서 가장 중요한 변수 중 하나입니다..

템퍼링 온도가 높아지면서, 탄소 확산, 카바이드 침전, 회복, 잔류 오스테나이트의 변태는 일반적으로 더욱 뚜렷해집니다..

모든 강철에 적용되는 단일 온도 범위는 없습니다..

저온 템퍼링

저온 템퍼링은 부품이 높은 수준의 경도와 내마모성을 유지하면서 신선한 마르텐사이트와 관련된 취성을 줄여야 할 때 일반적으로 사용됩니다..

일반적인 온도는 대략 150–250 ° C (300-480°F), 적합한 범위는 강철에 따라 다르지만.

이 단계에서, 과포화 마르텐사이트로부터 탄소가 재분배되기 시작합니다., 미세한 탄화물 상이 발생할 수 있음, 담금질로 인한 잔류 응력이 감소됩니다..

경도 감소는 일반적으로 고온 뜨임에 비해 제한적입니다..

이 처리는 다음과 같은 응용 분야에 일반적입니다.:

• 절단 도구
• 죽는다
• 내마모성 부품
• 특정 베어링 부품
• 고경도 공구강 부품

단점은 인성이 중간에 비해 상대적으로 제한적이라는 것입니다.- 또는 고온 강화 조건.

중간 온도 템퍼링

중온 템퍼링, 약 250–450 ° C (480-840°F), 담금질된 미세구조의 더 큰 변형을 생성합니다..

탄화물 석출이 더욱 발달합니다., 마르텐사이트는 덜 과포화됩니다, 내부 응력은 계속해서 감소합니다..

이 영역은 구성 요소에 보다 균형 잡힌 조합이 필요할 때 유용할 수 있습니다. 힘, 경도, 인성, 및 내마모성.

정확한 반응은 강철에 따라 상당히 다릅니다.. 일부 강철은 특정 온도 범위에서 성질 취성 현상도 나타냅니다., 이는 템퍼링 온도와 후속 냉각 실행 모두에 주의가 필요할 수 있음을 의미합니다..

고온 템퍼링

고온 템퍼링은 일반적으로 대략적으로 수행됩니다. 450–700 ° C (840-1290°F), 온도가 특정 강철에 적합하고 관련 임계 변태 범위 아래로 유지되는 경우.

이 온도에서는, 미세 구조는 훨씬 더 광범위한 회복과 탄화물 진화를 겪습니다..

잔류 응력이 크게 감소됩니다., 재료는 일반적으로 담금질 또는 저온 템퍼링된 상태보다 훨씬 더 높은 인성과 연성을 나타냅니다..

고온 템퍼링은 담금질 및 템퍼링된 구조용 강철과 널리 연관되어 있습니다., 합금 강, 샤프트, 기어, 압력 함유 부품, 그리고 무거운 기계 부품.

특히 중요한 차이점은 고온 템퍼링이 반드시 강도가 낮다는 것을 의미하지는 않는다는 것입니다..

적절하게 합금화되고 열처리된 강철은 상당한 항복 강도와 인장 강도를 유지하면서 훨씬 더 나은 내파괴성을 얻을 수 있습니다..

템퍼링 중 2차 경화

특정 고합금 공구강은 다르게 거동합니다.. 뜨임 온도가 증가함에 따라 경도가 지속적으로 감소하는 대신, 그들은 다음을 보여줄 수도 있습니다 2차 경화 피크, 종종 더 높은 템퍼링 범위 내에서.

이는 크롬과 같은 원소를 합금할 때 발생합니다., 몰리브덴, 텅스텐, 또는 미세한 바나듐 침전물, 안정적인 합금 탄화물.

이러한 입자는 전위 이동을 방해하고 경도를 높이거나 보존할 수 있습니다..

2차 경화는 고속도강과 고온 서비스용으로 선택된 공구강에 특히 중요합니다..

4. 템퍼링 프로세스란 무엇입니까??

템퍼링 공정은 경화 또는 충분히 경화된 미세 구조를 생성하는 다른 처리 후에 수행되는 제어된 열 사이클입니다..

절차는 간단해 보이지만, 일관된 결과를 얻으려면 온도 제어가 필요합니다., 시간, 용광로 균일성, 로드 중, 냉각, 그리고 담금질된 강철의 상태.

일반적인 산업 템퍼링 순서는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.:

담금질 → 템퍼링으로 전환 → 가열 → 담금질 → 냉각 제어 → 검사

단계 1: 강철을 담금질하다

템퍼링은 일반적으로 적절하게 담금질된 부품에서 시작됩니다..

강철은 먼저 오스테나이트화되고 그 다음 의도한 경화 구조를 생성하기에 충분한 속도로 급속 냉각됩니다..

담금질 매체는 다음을 포함할 수 있습니다.:

• 기름
• 물
• 폴리머 용액
• 가압가스
• 녹은 소금

올바른 매체는 합금 및 구성 요소의 기하학적 구조에 따라 다릅니다..

목표는 균열과 뒤틀림을 최소화하면서 필요한 경화성과 미세 구조를 달성하는 것입니다..

단계 2: 구성 요소를 템퍼링로로 옮깁니다.

담금질 후, 부품은 지정된 생산 절차에 따라 단련되어야 합니다..

많은 등급의 경우, 갓 담금질한 상태에는 높은 잔류 응력이 포함되어 있으므로 즉각적인 뜨임이 바람직합니다..

또한 이송 절차에서는 최종 열처리 조건에 영향을 미칠 수 있는 불필요한 열 충격이나 통제되지 않은 냉각을 피해야 합니다..

중요한 구성 요소의 경우, 용광로 기록은 용광로 설정점에만 의존하기보다는 실제 온도 주기를 문서화해야 합니다..

단계 3: 지정된 템퍼링 온도로 가열

부품이 선택한 뜨임 온도로 가열됩니다., 이는 대략적으로 150°C~700°C 강철에 따라.

과도한 온도 변화를 방지하기 위해 가열을 충분히 제어해야 합니다., 특히 크거나 복잡한 구성 요소의 경우.

로는 적당한 제공해야 합니다:

• 온도 균일성
• 필요한 경우 대기 제어
• 부하 순환
• 기기 교정
• 온도 기록

정밀 열처리용, 그만큼 실제 공작물 온도 프로그래밍된 퍼니스 온도보다 더 중요합니다..

단계 4: 온도에 담그십시오

부품이 필요한 온도에 도달하면, 특정 기간 동안 개최됩니다.

이 담그는 단계에서, 미세구조는 강철에 적합한 템퍼링 반응을 겪습니다.:

• 탄소 재분배
• 탄화물 석출
• 마르텐사이트 분해
• 스트레스 완화
• 매트릭스 복구
• 잔류 오스테나이트 변태
• 2차 경화강의 합금-탄화물 석출

필요한 담금 시간은 부품 크기에 따라 다릅니다., 기하학, 합금, 용광로 유형, 및 적용 가능한 사양.

단계 5: 제어된 냉각

필수 대기 시간 이후, 부품은 공정 사양에 따라 냉각됩니다..

많은 강철은 템퍼링 후 공기 중에서 냉각될 수 있습니다., 특정 합금 시스템이나 중요 구성 요소에는 특정 냉각 방식이 필요할 수 있습니다..

냉각 조건은 치수 안정성과, 일부 철강에서는, ~에 대한 감수성 성질이 부서지기 쉬운. 그러므로, "냉각"을 하찮은 최종 단계로 취급해서는 안 됩니다..

단계 6: 필요할 경우 템퍼링을 반복하세요.

일부 철강에는 다음이 필요합니다. 이중 또는 삼중 템퍼링 한 사이클이 아닌.

반복적인 템퍼링은 다음과 같은 목적으로 사용될 수 있습니다.:

• 잔류 오스테나이트를 더욱 안정화
• 잔류 오스테나이트 변태 후 새롭게 형성된 마르텐사이트를 템퍼링
• 치수 안정성 향상
• 보다 안정적인 초경구조 개발
• 구성 요소 전반에 걸쳐 일관된 특성 달성

이 관행은 특히 고합금 공구강에 일반적입니다..

5. 일부 철강에 이중 또는 삼중 템퍼링이 필요한 이유?

많은 담금질 강철에는 단일 템퍼링 주기로 충분합니다., 하지만 고합금 공구강 특정 고탄소강은 종종 2~3회의 템퍼링 사이클이 필요합니다..

주된 이유는 첫 번째 뜨임 처리가 잔류 오스테나이트의 안정성을 변화시키고 후속 냉각 중에 새로운 마르텐사이트를 생성할 수 있다는 것입니다..

두 번째 또는 세 번째 템퍼링은 새로 형성된 마르텐사이트를 템퍼링하고 최종 미세 구조의 안정성을 향상시킵니다..

잔류 오스테나이트가 주요 원인입니다

담금질 후, 일부 강철은 마르텐사이트 변태가 완료되지 않기 때문에 원래 오스테나이트의 일부를 유지합니다..

이는 상대적으로 높은 수준의 탄소 및 합금 원소를 함유한 강철과 특히 관련이 있습니다..

첫 번째 템퍼링 주기 동안, 잔류 오스테나이트의 안정성은 변할 수 있습니다.. 템퍼링 후 냉각 중, 이 잔류 오스테나이트 중 일부는 다음과 같은 형태로 변태될 수 있습니다. 신선한, 강화되지 않은 마르텐사이트.

이로 인해 새로운 문제가 발생합니다.: 원래의 마르텐사이트가 단련되었지만, 새로 형성된 마르텐사이트는.

따라서 두 번째 템퍼링 사이클은 이 신선한 마르텐사이트를 템퍼링하는 데 사용됩니다..

신선한 마르텐사이트가 문제가 되는 이유?

신선한 마르텐사이트는 원래의 담금질 구조와 동일한 기본 단점을 가지고 있습니다.:

• 높은 경도
• 높은 잔류 응력
• 낮은 연성
• 상대적으로 약한 인성
• 균열에 대한 민감성 증가

이 구조를 처리하지 않은 채로 두면 경도와 인성에 국부적인 변화가 생길 수 있습니다.. 정밀공구강에, 이는 또한 치수 불안정성에 기여할 수 있습니다..

따라서 이중 템퍼링은 첫 번째 템퍼링 사이클 이후에 형성된 원래의 마르텐사이트와 마르텐사이트가 모두 적절하게 템퍼링되도록 보장하는 데 도움이 됩니다..

트리플 템퍼링은 언제 사용됩니까??

더 높은 수준의 미세 구조 안정화가 필요할 때 삼중 템퍼링이 사용됩니다..

특히 일부 고속도강에서 일반적입니다., 열간 공구강, 고합금 금형강, 제조사의 열처리 사양에 따라 다름.

세 번째 주기를 선택하여 다음을 수행할 수 있습니다.:

• 잔류 오스테나이트를 더욱 안정화
• 새로 형성된 마르텐사이트를 템퍼링합니다.
• 경도와 인성 사이의 균형을 개선하세요
• 치수 안정성 향상
• 필요한 2차 경화조건 확립

삼중 템퍼링이 자동으로 적용되어서는 안 됩니다.. 이는 강철 등급과 필수 특성이 요구하는 경우에만 정당화됩니다..

반복적인 템퍼링이 필요한 일반적인 철강

반복 템퍼링은 특히 다음과 같은 강철과 관련이 있습니다.:

• H13 열간공구강
• 고속도강
• 고합금 냉간 가공 공구강
• 엄선된 열간 및 금형강
• 특정 석출 또는 2차 경화 공구강

실제 템퍼링 주기 횟수는 항상 특정 강철 등급과 자격을 갖춘 열처리 절차를 따라야 합니다.. 더 많은 주기가 자동으로 더 나은 성능을 의미하지는 않습니다..

6. 템퍼링 중 2차 경화란 무엇입니까??

2차 경화 특정 고합금강이 상대적으로 높은 온도에서 템퍼링하는 동안 경도가 증가하는 현상입니다., 일반적으로 탄소강을 템퍼링하면 경도가 감소하지만.

이러한 거동은 상당량의 탄화물 형성 합금 원소를 함유한 강철의 특징입니다., 특히 몰리브덴, 텅스텐, 바나듐, 그리고 크롬.

2차 경화가 일어나는 이유?

일반 템퍼링 중, 담금질된 마르텐사이트의 경도는 일반적으로 탄소가 과포화 매트릭스를 떠나고 탄화물이 더욱 안정해짐에 따라 감소합니다..

고합금 공구강에, 하지만, 더 높은 뜨임 온도에서는 다른 공정이 발생할 수 있습니다.. 합금 원소는 확산되어 매우 미세하게 형성됩니다. 합금 탄화물.

이러한 침전물은 전위 이동에 저항하는 데 매우 효과적일 수 있습니다..

결과적인 강화는 다음을 보상할 수 있습니다., 때로는 초과, 템퍼링 초기 단계에서 손실된 경도.

일반적인 순서는:

담금질 → 초기 템퍼링/연화 → 합금-탄화물 석출 → 2차 경화

관련 합금 원소

가장 중요한 요소는 다음과 같습니다:

정확한 탄화물 유형은 강의 조성과 열처리 이력에 따라 다릅니다..

2차 경화가 중요한 이유?

2차 경화를 통해 특정 공구강은 기존의 저온 템퍼링에 사용되는 온도보다 훨씬 높은 온도에서 템퍼링한 후 높은 경도를 얻을 수 있습니다..

고온 템퍼링도 향상될 수 있기 때문에 이는 가치가 있습니다.:

• 성미 저항
• 치수 안정성
• 구조적 안정성
• 뜨거운 경도
• 사용 중 연화에 대한 저항성

높은 온도에서 작동하는 공구용, 서비스 중 경도를 유지하는 것이 가능한 최대 실온 경도를 달성하는 것보다 더 중요할 수 있습니다..

2차 경화 및 H13 공구강

H13은 합금-탄화물 석출이 고온 뜨임 시 반응에 기여하는 대표적인 열간 공구강입니다..

열처리는 적절한 경도 균형을 이루도록 설계되었습니다., 인성, 열 피로 저항, 연화에 대한 저항성.

정확한 2차 경화 반응은 강의 화학적 성질에 따라 달라집니다., 오스테나이트화 온도, 담금질 방법, 템퍼링 온도, 그리고 유지시간.

따라서 2차 경화를 단순히 '재가열에 의한 경화'로 취급하는 것은 옳지 않습니다.

이 현상은 이전에 경화된 미세 구조 내에서 합금이 풍부한 탄화물이 석출되는 것을 제어한 결과입니다..

7. 템퍼링이 기계적 특성에 어떤 영향을 미칩니 까??

템퍼링은 담금질로 생성된 고도로 과포화되고 응력이 가해진 마르텐사이트 구조를 변형하여 강철의 기계적 특성을 변경합니다..

이러한 변화의 크기와 방향은 강의 등급과 템퍼링 조건에 따라 달라집니다., 따라서 관계는 고정된 규칙이 아닌 일반적인 추세로 이해되어야 합니다..

템퍼링의 전반적인 효과

*기존 담금질강의 일반적인 경향; 고합금강은 다른 거동을 보일 수 있습니다., 특히 2차 경화가 일어나는 곳.

따라서 템퍼링의 실제 목적은 단일 기계적 특성을 최대화하기보다는 올바른 특성 균형을 선택하는 것입니다..

절삭 공구에는 최대의 실제 경도와 내마모성이 필요할 수 있습니다., 기어나 샤프트에는 훨씬 더 큰 인성과 피로 저항이 필요할 수 있습니다..

특정강의 템퍼링 온도와 시간을 조절하여, 제조업체는 실제 서비스 요구 사항에 맞게 최종 미세 구조를 맞춤화할 수 있습니다..

8. 템퍼링, 어닐링, 정규화, 응력 완화란 무엇입니까??

템퍼링, 가열 냉각, 정상화, 응력 완화는 모두 열처리 공정입니다., 하지만 그들은 교환불가.

온도 범위, 미세구조 시작, 냉각 방법, 야금 메커니즘, 의도한 결과도 다르고.

9. 다양한 강철 유형의 템퍼링

다양한 강철 유형은 템퍼링에 다르게 반응합니다.. 올바른 템퍼링 일정을 선택하려면 이러한 차이점을 이해하는 것이 필수적입니다..

일반 탄소강:

성질이 단순하다. 저탄소 강 (<0.3% 기음) 크게 경화되지 않기 때문에 담금질 및 템퍼링되는 경우가 거의 없습니다..

중탄소강 (0.3-0.6%C) 일반적으로 샤프트의 담금질 및 템퍼링 처리됩니다., 기어, 그리고 차축. 고탄소강 (>0.6% 기음) 도구로 사용됩니다, 스프링, 그리고 칼.

합금 강:

크롬과 같은 원소가 포함되어 있습니다., 니켈, 몰리브덴, 바나듐.

경화성이 더 좋고 템퍼링에 잘 반응합니다.. 강한 탄화물 형성제가 포함된 합금에서는 2차 경화가 일반적입니다..

공구강:

수경화를 포함한다, 오일 경화, 공기 경화, 고속, 및 열간강.

템퍼링 일정은 매우 다양합니다.. 고속도강은 540~560°C에서 삼중 조질됩니다.. H13과 같은 열간 가공 강철은 500~550°C에서 이중 뜨임 처리됩니다..

스테인레스강:

Martensitic Stainless Steels (예를 들어, 410, 420, 440기음) 굳어지고 부드러워질 수 있다. 오스테나이트계 스테인리스강 (예를 들어, 304, 316) 담금질로 경화될 수 없으며 템퍼링되지 않습니다..

페라이트계 스테인리스강은 일반적으로 경화되지 않습니다.. 석출경화 스테인리스강이 노화됨, 단련되지 않은.

머레이징 스틸:

이들은 저탄소, 노화에 의해 강화되는 고니켈 합금, 마르텐사이트 템퍼링이 아닌.

하지만, 개념적으로 템퍼링과 유사한 용액 처리 및 노화 과정을 거칠 수 있습니다..

10. H13 공구강 템퍼링: 실제적인 예

H13 공구강 다이캐스팅 금형에 널리 사용되는 크롬-몰리브덴-바나듐 열간 가공 공구강입니다., 단조 다이, 압출 툴링, 반복적으로 가열 및 냉각에 노출되는 기타 도구.

뜨거운 힘의 조합, 인성, 성질 저항, 열 피로 저항은 합금 공구강에서 템퍼링을 주의 깊게 제어해야 하는 이유를 보여주는 대표적인 예입니다..

오스테나이트화 및 담금질 후, H13은 잔류 응력과 일부 잔류 오스테나이트가 있는 단단한 마르텐사이트 구조를 형성합니다..

따라서 후속 템퍼링 처리는 취성을 감소시킬 뿐만 아니라, 뿐만 아니라 필요한 2차 경화 반응과 미세 구조 안정성을 개발하기 위해.

일반적인 H13 템퍼링 일정

H13은 일반적으로 이중 강화, 크거나 특히 중요한 부품에 대해 때때로 세 번째 템퍼가 지정됨.

정확한 매개변수는 해당 재료 사양과 자격을 갖춘 열처리 절차를 따라야 합니다..

실제 오스테나이트화 및 담금질 조건도 중요합니다..

H13은 일반적으로 대략적으로 오스테나이트화됩니다. 1,020-1,050°C, 공기 또는 가스 담금질과 같은 제어된 냉각이 뒤따릅니다., 섹션 크기에 따라, 장비, 그리고 필수 속성.

일반적인 결과 경도

적절하게 열처리된 H13 구성 요소는 일반적으로 다음 영역의 최종 경도에 도달합니다. 약 48~52HRC, 실제 경도는 오스테나이트화 조건에 따라 다르지만, 담금질 속도, 템퍼링 온도, 유지 시간, 및 재료 화학.

명시된 템퍼링 범위 내에서, 일반적인 추세는:

• 약 500°C: 더 높은 경도, 템퍼링과 관련된 연화가 덜함.
• 약 550°C: 경도가 다소 낮음, 일반적으로 더 큰 인성과 응력 완화.

관계는 엄격하게 선형적이지 않습니다., H13은 전시할 수 있습니다. 2차 경화 고온 뜨임 시 미세한 합금 탄화물이 석출되기 때문입니다..

H13이 이중 단련되는 이유?

이중 템퍼링의 주된 이유는 오스테 나이트를 유지했습니다 담금질 후.

첫 번째 템퍼링 주기 이후, 일부 잔류 오스테나이트는 냉각 중에 새로운 마르텐사이트로 변태될 수 있습니다..

새로 형성된 마르텐사이트는 아직 템퍼링을 거치지 않았으므로 상대적으로 높은 잔류 응력과 취성을 포함할 수 있습니다..

두 번째 템퍼링 사이클은 이 신선한 마르텐사이트를 처리하고 보다 균일한 최종 미세 구조를 생성하는 데 도움이 됩니다.:

담금질 → 1차 템퍼 → 잔류 오스테나이트 변태 → 신선한 마르텐사이트 → 2차 템퍼

이중 템퍼링은 또한 원하는 석출 반응을 완료하고 경도 및 치수 안정성의 일관성을 향상시키는 데 도움이 됩니다..

크거나 매우 중요한 H13 구성요소용, 에이 세 번째 성질 열처리 사양에 따라 필요한 경우 사용 가능, 특히 추가적인 안정화가 유익한 경우.

공학적 중요성

H13 템퍼링의 목적은 단순히 경도를 극대화하는 것이 아닙니다..

최종 조건은 경도의 균형을 맞춰야 합니다., 뜨거운 힘, 인성, 열 피로 저항, 및 치수 안정성.

이러한 이유로, 약 500~550°C에서 템퍼링된 H13 다이는 내마모성을 위한 충분한 경도를 유지하는 동시에 사용 중 반복적인 열 순환 및 기계적 부하에 필요한 인성과 템퍼 저항을 개발하도록 설계되었습니다..

11. 강화강의 산업 응용

강화강은 강도 사이의 제어 가능한 균형을 제공하기 때문에 산업 제조에 널리 사용됩니다., 경도, 인성, 연성, 피로 저항, 및 치수 안정성.

기어 및 변속기 부품

기어는 일반적으로 높은 강도와 ​​적절한 인성을 얻기 위해 담금질 후 템퍼링을 거칩니다..

템퍼링 처리는 치접촉 및 내마모성을 위한 충분한 경도를 유지하면서 경화 조건과 관련된 취성 및 잔류 응력을 감소시킵니다..

일반적인 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 변속기 기어
• 피니언
• 구동 기어
• 스프로킷
• 샤프트 및 기어 샤프트

고하중 기어용, 최종 열처리 조건은 일반적으로 피로 강도를 중심으로 설계됩니다., 접촉 스트레스, 경도 자체보다는 치아 파절에 대한 저항력이 뛰어납니다..

샤프트, 차축, 및 핀

담금질 및 템퍼링 합금강은 샤프트에 널리 사용됩니다., 차축, 다리, 및 결합된 굽힘을 받는 유사한 기계 요소, 비틀림, 영향, 순환 로딩.

담금질 구조와 비교, 적절하게 템퍼링된 마르텐사이트 구조는 훨씬 더 나은 인성과 균열 전파에 대한 저항성을 제공합니다., 동적으로 로드된 구성 요소에 더 적합하게 만듭니다..

스프링스

스프링강은 높은 탄성강도와 내피로성이 요구됩니다..

담금질 후 뜨임처리를 통해 반복 탄성하중에 필요한 강도를 유지하면서 경도를 조절하고 내부응력을 완화시키는 방법입니다..

응용 프로그램은 다음과 같습니다:

• 코일 스프링
• 판 스프링
• 토션 스프링
• 서스펜션 구성 요소
• 밸브 스프링

과도한 부드러움과 과도한 취성 모두 스프링 수명을 단축시킬 수 있으므로 템퍼링 조건을 주의 깊게 제어해야 합니다..

다이 및 툴링

공구강은 일반적으로 제어된 경도 조합을 달성하기 위해 단련됩니다., 내마모성, 인성, 연화에 대한 저항성.

H13과 같은 열간 공구강은 열 안정성과 반복적인 가열 및 냉각에 대한 저항성을 얻기 위해 상대적으로 높은 온도에서 단련됩니다..

냉간 가공 및 고속 공구강은 합금 시스템과 필요한 절단 또는 성형 성능에 따라 서로 다른 템퍼링 일정을 사용합니다..

자동차 부품

강화강은 반복적인 기계적 하중과 충격을 견뎌야 하는 자동차 제조 부품에 광범위하게 사용됩니다..

예를 들면 다음과 같습니다:

• 액슬 샤프트
• 스티어링 부품
• 구동축
• 구성 요소 연결
• 서스펜션 부품
• 전송 구성요소

담금질 및 템퍼 처리를 통해 이러한 부품은 실제 서비스 조건에 필요한 인성을 희생하지 않고도 높은 강도를 달성할 수 있습니다..

건설 및 중장비

중장비 부품은 종종 높은 부하를 경험합니다., 충격, 연마, 그리고 주기적 스트레스. 따라서 강화 합금강은 다음 용도로 널리 사용됩니다.:

• 핀과 부싱
• 유압 부품
• 굴삭기 및 로더 부품
• 크레인 구성 요소
• 농업 기계 부품
• 광산 장비 부품

이러한 응용 프로그램에서는, 필요한 템퍼링 조건은 일반적으로 내충격성의 지배적인 조합에 따라 선택됩니다., 피로의 힘, 및 내마모성.

압력 및 에너지 장비

특정 압력 베어링 및 에너지 시스템 구성 요소는 담금질 및 템퍼링 강철을 사용합니다. 그 이유는 처리가 향상된 인성과 함께 높은 강도를 제공할 수 있기 때문입니다..

응용 프로그램에는 다음이 포함될 수 있습니다.:

• 고강도 압력 부품
• 터빈 관련 기계 부품
• 산업용 패스너
• 동력 전달 부품
• 견고한 구조 부품

안전이 중요한 부품용, 열처리 공정은 일반적으로 경도 테스트를 통해 지원됩니다., 기계적 테스트, 치수 검사, 및 금속학적 검증.

12. 강철 너머의 템퍼링: 유리, 초콜릿, 및 기타 재료

"템퍼링"이라는 단어는 다른 분야에서도 사용됩니다., 하지만 메커니즘이 다릅니다.

유리 템퍼링

유리 템퍼링에는 유리를 약 600~700°C로 가열한 다음 에어 제트로 표면을 빠르게 냉각시키는 작업이 포함됩니다..

표면이 내부보다 빨리 수축됨, 표면에 압축 응력을 생성하고 코어에 인장 응력을 생성합니다..

이로 인해 강화유리가 더욱 강해지고, 작은 조각으로 부서지는 원인이 됩니다., 날카로운 파편보다는 무딘 파편. 자동차 창문에 사용됩니다., 샤워 문, 건축용 글레이징.

초콜릿 템퍼링

초콜릿 템퍼링은 코코아 버터가 안정적인 형태로 결정화되도록 촉진하는 제어된 가열 및 냉각 과정입니다., V형으로 알려져 있음 (베타 결정).

제대로 템퍼링된 초콜릿은 윤기나는 마무리감을 자랑합니다, 선명한 스냅, 그리고 부드럽게 녹는다. 템퍼링되지 않은 초콜릿이 피어날 수 있습니다., 거친 느낌, 아니면 너무 쉽게 부드러워지거나.

기타 재료

일부 비철 합금, 특정 알루미늄 및 구리 합금과 같은, 때때로 느슨하게 템퍼링이라고 불리는 석출 경화 또는 노화 처리를 겪습니다..

하지만, 이 용어는 철 야금에 적용될 때 가장 정확합니다..

13. 결론

템퍼링은 담금질된 소재를 변형시키는 기본적인 열처리 공정입니다., 스트레스를 많이 받음, 상대적으로 부서지기 쉬운 강철을 보다 안정적인 엔지니어링 재료로 변환.

그 중요성은 단순히 경도를 낮추는 데에만 있는 것이 아닙니다., 그러나 마르텐사이트의 미세구조적 진화를 제어하고 경도 사이에 필요한 균형을 확립하는 데에는, 힘, 인성, 연성, 및 치수 안정성.

템퍼링 온도는 가장 영향력 있는 공정 변수입니다., 단, 유지시간과 함께 고려되어야 함, 강철 구성, 사전 오스테나이트화 및 담금질 조건, 부품 크기, 필수 최종 속성.

따라서 올바른 템퍼링 처리는 다음과 같습니다. 범용이 아닌 강철 등급 전용.

탄소강, 합금 구조용 강철, 고 탄소 강, 공구강, 고속 강철, 열간강, 마르텐사이트계 스테인리스강은 모두 서로 다른 템퍼링 반응을 나타낼 수 있습니다..

산업 생산에서, 성공적인 템퍼링은 온도만으로 판단할 것이 아니라 부품의 최종 성능으로 판단해야 합니다..

적절하게 제어된 템퍼링 공정은 담금질된 상태의 극도의 경도를 기어에 적합한 기계적 특성의 신뢰할 수 있는 조합으로 변환합니다., 샤프트, 스프링, 죽는다, 자동차 부품, 중장비, 및 기타 까다로운 애플리케이션.

 

자주 묻는 질문

강철의 템퍼링이란 무엇입니까??

템퍼링은 경화된 강철을 임계 변태 범위 이하의 온도로 재가열하는 열처리 공정입니다., 특정 시간 동안 개최, 그런 다음 냉각.

이는 주로 취성 및 잔류 응력을 줄이는 동시에 필요한 경도 균형을 얻는 데 사용됩니다., 힘, 그리고 인성.

템퍼링을 하면 경도가 감소합니까??

대부분의 기존 담금질 강의 경우, 템퍼링 온도를 높이면 일반적으로 경도와 강도가 감소하는 동시에 인성과 연성이 향상됩니다..

고합금 공구강은 2차 경화로 인해 다르게 작용할 수 있습니다..

템퍼링과 어닐링의 차이점은 무엇입니까?

템퍼링은 일반적으로 마르텐사이트를 수정하기 위해 임계 변태 범위 아래의 경화된 강철에 수행됩니다..

어닐링은 일반적으로 강철을 연화시키고 보다 연성을 확보하기 위한 것입니다., 안정적인 미세 구조, 종종 천천히 제어되는 냉각을 사용함.

강화강은 어떻게 검사되나요??

일반적인 검사에는 경도 테스트가 포함될 수 있습니다., 치수 검사, 금속 조직 검사, 및 기계적 테스트, 응용 분야 또는 사양에서 요구하는 경우 추가 표면 테스트 또는 비파괴 테스트를 통해.