열처리는 필요한 특성을 얻기 위해 특정 열 작용(때때로 기계적, 화학적 또는 기타 작용과 결합됨)을 통해 금속 또는 합금의 내부 구조 및 구조를 인위적으로 변경하는 프로세스입니다. 금속재료 및 제품의 생산과정에서 열처리의 주요 기능 및 목적은 다음과 같다.
1. 프로세스 성능을 개선하고 원활한 프로세스를 보장합니다.
2. 사용 성능을 향상시키고 재료의 잠재력을 최대한 활용하십시오.
1. 금속열처리의 본질
다양한 금속 재료 및 제품의 생산 과정에서 금속 공작물이 필요한 기계적, 물리적, 화학적 특성을 갖도록 만들기 위해서는 합리적인 재료 선택 및 다양한 성형 공정 외에도 열처리가 없어서는 안될 중요한 연결 고리 중 하나입니다. 금속 재료의 요구되는 특성을 얻기 위해서는 열처리 기술이 중요한 역할을 하며 현대 기술에서 널리 사용됩니다. 열처리는 다른 가공기술에 비해 일반적으로 가공물의 형상이나 전체적인 화학적 조성을 변화시키지는 않으나 가공물의 내부 미세구조를 변화시키거나 가공물 표면의 화학적 조성을 변화시켜 가공물의 사용성을 부여하거나 향상시키는 역할을 한다. 그 특징은 일반적으로 육안으로는 보이지 않는 공작물의 내부 품질을 향상시키는 것입니다.
금속 재료의 성능을 향상시키기 위해 금속 생산 공정 전반에 걸쳐 해당 열처리를 수행할 수 있습니다. 금속 주물은 일반적으로 내부 응력을 제거하기 위해 저온에서 어닐링하거나 완전히 어닐링하거나 표준화해야 하며 일부는 담금질(노화) 후에 템퍼링해야 합니다. 금속 잉곳의 열처리 및 압력 가공 과정에서 완제품의 열처리는 야금 기업 및 기계 공장에서 반제품 및 기계 부품을 제조하는 주요 공정 중 하나입니다. 중간 공정으로서 열처리는 일부 가공 특성(예: 단조, 절단 등)을 향상시킬 수 있습니다. 최종 작업으로 금속 및 합금에 필요한 기계적, 물리적, 화학적 특성을 부여하여 제품이 지정된 품질 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다. 또한 열처리는 금속 재료의 구조적 변화의 깊이와 다양성에 영향을 미치는 데 있어서 기계 가공이나 기타 처리보다 더 효과적입니다. 예를 들어, 다양한 강철은 미세하고 균일한 구조와 더 나은 기계적 특성을 얻기 위해 정규화 처리가 필요한 경우가 많습니다. 담금질 및 템퍼링된 강철은 우수한 전반적인 기계적 특성을 보장하기 위해 고온에서 담금질 및 템퍼링되어야 합니다. 또한, 열처리는 반제품, 비철금속 및 그 합금 제품의 가공 흐름에서 중요한 부분입니다. 알루미늄 합금은 일반적으로 필요한 기계적 특성을 충족하기 위해 강도를 향상시키기 위해 시효 강화가 필요합니다.
2, 금속 열처리 공정
열처리 공정에는 일반적으로 가열, 보온, 냉각의 세 가지 공정이 포함되며 때로는 가열과 냉각의 두 가지 공정만 포함되는 경우도 있습니다. 이러한 프로세스는 상호 연결되어 있으며 중단되지 않습니다. 가열은 열처리의 중요한 단계 중 하나입니다. 금속 열처리에는 여러 가지 가열 방법이 있는데, 첫 번째는 숯과 석탄을 열원으로 사용하고 다음으로 액체 연료와 가스 연료를 사용하는 것입니다. 전기를 사용하면 난방을 쉽게 제어할 수 있고 환경 오염도 없습니다. 이러한 열원은 직접 가열에 사용될 수도 있고, 용융염이나 금속, 부유 입자를 통한 간접 가열에 사용될 수도 있습니다.
금속 가열 중에 가공물이 공기에 노출되면 산화 및 탈탄이 자주 발생하여(즉, 강철 부품 표면의 탄소 함량이 감소함) 이는 열처리 후 부품 표면 성능에 매우 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 금속은 통제된 분위기나 보호 분위기, 용융염 및 진공에서 가열하거나 코팅이나 포장을 통해 가열해야 합니다.
가열 온도는 열처리 공정의 중요한 공정 변수 중 하나이며 가열 온도의 선택 및 제어는 열처리 품질을 보장하는 주요 문제입니다. 가열온도는 처리하는 금속재료와 열처리 목적에 따라 다르지만 일반적으로 필요한 조직을 얻기 위해서는 상변화온도 이상으로 가열한다. 또한 변환에는 일정 시간이 걸립니다. 따라서 금속 공작물 표면이 필요한 가열 온도에 도달하면 내부 및 외부 온도를 일정하게 만들고 미세 구조를 완전히 변형시키기 위해 일정 시간 동안 이 온도를 유지해야 합니다. 이 시간을 유지 시간이라고 합니다. 고에너지밀도 가열 및 표면열처리를 사용하는 경우 가열속도가 매우 빠르며 일반적으로 유지시간이 없거나 유지시간이 매우 짧으나 일반적으로 상변화온도 이상으로 가열하여 필요한 구조를 얻는다. .
냉각은 열처리 공정에서도 빼놓을 수 없는 단계입니다. 냉각 방법은 공정에 따라 다르며 주로 냉각 속도를 제어합니다. 일반적으로 필요한 구조를 얻기 위해서는 상변화 온도 이상으로 가열됩니다. 그러나 강철 등급이 다르기 때문에 요구 사항이 다릅니다. 예를 들어, 공기 경화강은 노멀라이징과 동일한 냉각 속도로 경화될 수 있습니다.
금속열처리 공정은 크게 전체열처리, 표면열처리, 국부열처리, 화학적열처리로 나눌 수 있다. 가열 매체, 가열 온도 및 냉각 방법의 차이에 따라 각 범주는 여러 가지 열처리 공정으로 나눌 수 있습니다. 동일한 금속에 대해 서로 다른 열처리 공정이 사용되므로 서로 다른 구조를 얻을 수 있으므로 서로 다른 특성을 가질 수 있습니다. 철강은 산업계에서 가장 널리 사용되는 금속이고, 철강의 미세구조도 가장 복잡하기 때문에 철강 열처리 공정에는 다양한 종류가 있습니다.
전체열처리는 공작물 전체를 가열한 후 적절한 속도로 냉각시켜 전체적인 기계적 성질을 변화시키는 금속 열처리 공정입니다. 강철의 전반적인 열처리에는 어닐링, 노멀라이징, 담금질 및 템퍼링의 네 가지 기본 공정이 있습니다.
어닐링 → 공작물을 적절한 온도로 가열하고 재료 및 공작물 크기에 따라 다른 유지 시간을 채택한 다음 천천히 냉각(가장 느린 냉각 속도)하여 금속의 내부 구조가 평형 상태에 도달하거나 접근하도록 합니다. 좋은 공정 성능과 서비스 성능을 얻거나 추가 담금질을 준비하십시오.
노멀라이징 → 공작물을 적절한 온도로 가열한 후 공기 중에서 냉각시킵니다. 정규화의 효과는 얻어지는 구조가 더 미세하다는 점을 제외하면 어닐링의 효과와 유사하며, 이는 종종 재료의 절단 성능을 향상시키기 위해 사용되며 때로는 요구 사항이 낮은 일부 부품의 최종 열처리로 사용됩니다.
담금질 → 공작물을 가열하고 따뜻하게 유지한 후 물, 기름 또는 기타 무기염, 유기 수용액 및 기타 담금질 매체에서 급속 냉각됩니다. 담금질 후 강철은 단단해지지만 동시에 부서지기 쉽습니다. 철강 부품의 취성을 줄이기 위해서는 담금질된 철강 부품을 상온보다 높지만 710℃ 이하의 적절한 온도에서 장시간 보온한 후 냉각해야 합니다. 이 과정을 템퍼링이라고 합니다. 어닐링, 노멀라이징, 담금질 및 템퍼링은 전체 열처리의 "XNUMX 가지 화재"입니다. 담금질과 템퍼링은 밀접하게 관련되어 있으며 종종 함께 사용됩니다.
가열 온도와 냉각 모드의 차이로 인해 "XNUMX개의 토치"는 서로 다른 열처리 공정을 발전시켰습니다. 담금질과 템퍼링은 밀접하게 관련되어 있으며 종종 함께 사용됩니다. 일부 합금은 담금질되어 과포화 고용체를 형성한 후 실온 또는 약간 더 높은 적절한 온도에서 오랫동안 유지되어 합금의 경도, 강도 또는 전기 자기성을 향상시켜야 합니다. 이러한 종류의 열처리 공정을 어닐링 유사성이라고 부르지만 얻어지는 구조가 더 얇아 재료의 절단 성능을 향상시키는 데 자주 사용되며 때로는 요구 사항이 낮은 일부 부품의 최종 열처리로 사용됩니다. 공작물의 강도와 인성이 양호하게 조합되도록 하기 위해 압력 가공의 변형과 열처리를 효과적이고 긴밀하게 결합하는 방법을 열역학적 처리라고 합니다. 부압 분위기 또는 진공에서 수행되는 열처리를 진공열처리라 한다. 공작물의 산화 및 탈탄을 방지하고 처리 후 공작물의 표면을 유지하며 공작물의 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 침투제를 통해 화학적 열처리를 수행할 수도 있습니다.
표면열처리는 공작물의 표면만을 가열하여 기계적 성질을 변화시키는 금속 열처리 공정입니다. 가공물 내부에 너무 많은 열을 전달하지 않고 가공물 표면만 가열하기 위해서는 사용하는 열원의 에너지 밀도가 높아야 합니다. 즉, 단위 면적당 가공물에 많은 양의 열에너지를 주어야 합니다. , 공작물의 표면 또는 일부가 단시간 또는 순간적으로 고온에 도달할 수 있도록 합니다. 표면열처리의 주요 방법으로는 레이저열처리, 화염담금질, 유도가열열처리 등이 있다. 일반적인 열원에는 옥시아세틸렌 또는 옥시프로판 불꽃, 유도 전류, 레이저 및 전자빔이 포함됩니다.
화학적 열처리는 공작물 표면층의 화학적 조성, 구조 및 특성을 변화시켜 금속을 열처리하는 공정입니다. 화학적 열처리와 표면 열처리의 차이점은 후자가 공작물 표면의 화학적 조성을 변경한다는 것입니다. 화학적 열처리는 탄소, 질소 또는 기타 합금 원소를 포함하는 매체(가스, 액체, 고체)에서 공작물을 장시간 가열하여 공작물의 표면에 탄소, 질소, 붕소, 크롬 및 기타 물질이 침투되도록 하는 것입니다. 강요. 요소가 침투된 후 담금질 및 템퍼링과 같은 다른 열처리 공정이 필요한 경우가 있습니다. 화학적 열처리의 주요 방법으로는 침탄, 질화, 금속화, 복합 침탄 등이 있습니다.
열처리는 기계 부품 및 공구 제조 공정에서 중요한 공정 중 하나입니다. 일반적으로 말하면 내마모성, 내식성 등과 같은 공작물의 다양한 특성을 보장하고 향상시킬 수 있습니다. 또한 블랭크의 구조와 응력 상태를 개선하여 다양한 냉간 및 열간 가공을 용이하게 할 수 있습니다.
예를 들어, 가단성 주철은 가소성을 향상시키기 위해 장기간 어닐링 처리 후 백주철로부터 얻을 수 있습니다. 기어는 올바른 열처리 공정을 채택하고 있으며, 열처리를 하지 않은 기어보다 서비스 수명이 두 배 또는 수십 배 길어질 수 있습니다. 또한 값싼 탄소강은 일부 합금 원소를 침투하여 일부 내열강과 스테인레스강을 대체할 수 있는 귀중한 합금강 특성을 가지고 있습니다. 도구와 금형은 거의 모두 열처리를 거쳐야 사용할 수 있습니다.