liminfoHeat Treatment Reference
열처리 온도/경도/조직 레퍼런스
Heat Treatment Reference 소개
열처리 레퍼런스는 금속재료공학에서 사용하는 모든 주요 열처리 공정을 상세하게 정리한 검색 가능한 가이드입니다. 어닐링(노냉 20~40 C/hr), 노말라이징(공냉 결정립 미세화), 담금질(수냉/유냉/폴리머 냉각능 H값), 뜨임(저온/중온/고온 온도대별 경도), 오스템퍼링(250~400 C 등온 베이나이트 변태), 고주파 경화(주파수별 경화 깊이 1 kHz~500+ kHz) 등 완전한 공정 파라미터를 제공합니다.
표면경화 처리에 대한 상세 사양도 포함합니다. 가스 침탄(900~950 C, 탄소 포텐셜 0.8~1.0%, sqrt(t) 법칙에 따른 경화 깊이 대 시간), 질화(가스 질화 500~580 C 및 플라즈마 질화 350~580 C로 HV 800~1,200 달성), 침탄질화(700~900 C에서 C+N 동시 확산), 화염 경화까지 다룹니다. 각 공정 항목에는 적용 강종, 결과 경도, 대표 용도, 후처리 요건이 포함됩니다.
주요 기계구조용 강의 열처리 조건도 강종별로 제공합니다. S45C/AISI 1045(QT 처리 UTS 690~830 MPa), SCM440/AISI 4140(QT 처리 UTS 930~1,080 MPa), SKD11/AISI D2(2차 경화 500~530 C, HRC 58~60), SKD61/AISI H13(다이캐스팅 금형 HRC 44~46), SUJ2/AISI 52100(베어링강 HRC 62~64), STS304 고용화 처리를 수록합니다. TTT/CCT 다이어그램 해석, Jominy 단말 담금질 경화능 시험, 마르텐사이트/펄라이트/베이나이트/페라이트/오스테나이트 미세조직 식별도 안내합니다.
주요 기능
- 어닐링, 노말라이징, 담금질, 뜨임, 오스템퍼링의 온도, 유지시간, 냉각방법 등 완전한 공정 파라미터 제공
- 침탄(930 C 경화 깊이 대 시간), 질화(HV 800~1,200), 침탄질화, 화염/고주파 경화 표면경화 사양 수록
- S45C, SCM440, SKD11, SKD61, SUJ2, STS304 강종별 열처리 테이블과 뜨임 경도 곡선 정리
- 냉각제 냉각능 비교: 물(H=1.0~5.0), 기름(H=0.25~0.70), 폴리머(H=0.20~1.00), 공기(H=0.02)
- TTT/CCT 다이어그램 해석법과 냉각방법별 임계냉각속도 및 미세조직 예측 가이드
- Jominy 단말 담금질 시험의 J 거리 대 냉각속도 상관관계와 강종 간 경화능 비교 자료
- 마르텐사이트(BCT, HRC 60~67), 펄라이트, 베이나이트(상부/하부), 페라이트, 오스테나이트 미세조직 식별법
- 실용 적용 사례: 기어치면(고주파 경화), 베어링(SUJ2 QT+서브제로), 금형(SKD11/SKD61 다중 뜨임)
자주 묻는 질문
어닐링과 노말라이징의 차이점은 무엇인가요?
둘 다 Ac3 + 30~50 C로 가열하지만, 어닐링은 느린 노냉(20~40 C/hr)으로 조대 펄라이트를 형성하여 연질이고 가공성이 우수합니다(HB 150~200). 노말라이징은 공냉으로 미세 펄라이트를 형성하여 강도와 경도가 더 높습니다(HB 200+). 노말라이징은 주조/단조 후 조직 균일화에, 어닐링은 절삭가공을 위한 최대 연화에 사용합니다.
담금질 후 뜨임이 왜 필요하고 어떤 온도를 사용해야 하나요?
담금질로 생성된 마르텐사이트는 극히 경도가 높지만(HRC 60~67) 취성이 크고 균열 위험이 있습니다. 뜨임으로 인성을 회복합니다. 150~200 C는 절삭공구/베어링(HRC 60~64 유지), 350~500 C는 스프링(HRC 40~50, 탄성한계 최대), 500~650 C는 기어/축(HRC 25~35, 인성 최적)에 적합합니다. 합금강은 300~350 C 뜨임 취성 영역을 반드시 피하세요.
표면경화 시 침탄과 질화 중 어떤 것을 선택해야 하나요?
침탄(900~950 C)은 깊은 경화층(0.8~1.5 mm), HRC 58~63을 형성하며, 기어/베어링에 저탄소강(SCr420, SCM420)을 사용합니다. 질화(500~580 C)는 얕은 경화층(0.2~0.7 mm)이지만 더 높은 경도(HV 800~1,200)를 달성하며, 변태점 이하 처리로 변형이 최소화됩니다. 사출 금형이나 정밀 축처럼 치수 정밀도가 중요한 경우 질화를 선택하세요.
SCM440(AISI 4140)의 권장 열처리 조건은 무엇인가요?
QT 처리: 850 C 오스테나이트화 후 유냉(임계직경 ~50 mm), 550~650 C에서 1~2시간 뜨임. UTS 930~1,080 MPa, YS 830 MPa 이상을 얻습니다. 뜨임 경도: 200 C에서 HRC 50~53, 400 C에서 HRC 42~46, 600 C에서 HRC 28~33. Cr-Mo강의 뜨임 취성 때문에 300 C 뜨임은 피하세요.
CCT 다이어그램을 읽어 미세조직을 어떻게 예측하나요?
CCT 다이어그램에 실제 냉각 곡선을 그려 변태 영역과 교차하는 곳으로 미세조직을 판단합니다. S45C 기준: 노냉(~20 C/hr)은 조대 펄라이트(HB 150), 공냉(~100 C/min)은 미세 펄라이트(HB 200), 유냉(~300 C/min)은 마르텐사이트+베이나이트(HRC 45), 수냉(~600 C/min)은 완전 마르텐사이트(HRC 55)입니다. 임계냉각속도는 C곡선 노즈를 피하는 최소 냉각속도입니다.
Jominy 시험이란 무엇이고 결과를 어떻게 활용하나요?
Jominy 단말 담금질 시험은 25mm x 100mm 시편의 한쪽 끝만 수냉 후 길이 방향 경도를 측정하여 경화능을 평가합니다. J 거리=경도로 표기합니다(예: J5=HRC 52는 수냉면에서 5mm 지점의 경도). J 거리는 냉각속도와 대응합니다: J1.5~300 C/s(수냉 표면), J10~20 C/s(유냉 중심), J40~2.5 C/s(공냉). S45C는 J10=HRC 28로 급감하지만 SCM440은 J10=HRC 50을 유지하여 경화능이 높습니다.
상부 베이나이트와 하부 베이나이트의 차이점은 무엇인가요?
상부 베이나이트는 350~550 C에서 형성되며 깃털/판상 구조, HRC 40~45, 낮은 인성을 가져 일반적으로 피해야 합니다. 하부 베이나이트는 250~350 C에서 형성되며 침상 구조, HRC 45~55, 뜨임 마르텐사이트에 필적하는 우수한 인성을 보입니다. 오스템퍼링은 250~400 C 염욕에서 등온 변태를 통해 하부 베이나이트를 목표로 하며, 변형 최소화와 별도 뜨임 불필요가 장점입니다.
SKD11(AISI D2) 금형용 열처리 방법은 어떻게 되나요?
2단 예열(650 C + 850 C) 후 1,030 C에서 공냉 또는 가스냉각하여 HRC 62~64를 얻습니다. 금형용은 520 C에서 2회 이상 뜨임하여 2차 경화로 HRC 58~60을 달성합니다. 절삭공구용은 180 C 뜨임으로 HRC 61~63을 유지합니다. -80 C 서브제로 처리로 잔류 오스테나이트(보통 8~12%)를 변태시켜 치수 안정성을 향상시킵니다. 열충격 균열 방지를 위해 반드시 다단 예열을 적용하세요.