경도, 강도 및 가공성과 같은 주요 물리적 특성을 크게 개선하기 위해 많은 금속 합금에 열처리를 적용하는 방법을 알아보십시오.
소개
주요 물리적 특성(예: 경도, 강도 또는 가공성)을 대폭 개선하기 위해 많은 금속 합금에 열처리를 적용할 수 있습니다.이러한 변화는 미세 구조 및 경우에 따라 재료의 화학적 조성에 대한 수정으로 인해 발생합니다.
이러한 처리에는 금속 합금을 (일반적으로) 극한의 온도로 가열한 다음 제어된 조건에서 냉각하는 단계가 포함됩니다.재료가 가열되는 온도, 해당 온도에서 유지되는 시간 및 냉각 속도는 모두 금속 합금의 최종 물리적 특성에 큰 영향을 미칩니다.
이 기사에서는 CNC 가공에서 가장 일반적으로 사용되는 금속 합금과 관련된 열처리를 검토했습니다.최종 부품의 속성에 대한 이러한 프로세스의 영향을 설명함으로써 이 기사는 응용 분야에 적합한 재료를 선택하는 데 도움이 될 것입니다.
열처리는 언제 적용됩니까?
열처리는 제조 공정 전반에 걸쳐 금속 합금에 적용될 수 있습니다.CNC 가공 부품의 경우 열처리는 일반적으로 다음 중 하나에 적용됩니다.
CNC 가공 전: 쉽게 구할 수 있는 표준화된 등급의 금속 합금이 요청되면 CNC 서비스 제공업체가 해당 스톡 재료에서 직접 부품을 가공합니다.이것은 종종 리드 타임을 줄이기 위한 최선의 선택입니다.
CNC 가공 후: 일부 열처리는 재료의 경도를 크게 높이거나 성형 후 마무리 단계로 사용됩니다.이 경우 경도가 높으면 재료의 가공성이 떨어지기 때문에 CNC 가공 후에 열처리를 합니다.예를 들어, 이는 CNC 가공 공구강 부품의 표준 관행입니다.
CNC 재료에 대한 일반적인 열처리
어닐링, 응력 완화 및 템퍼링
어닐링, 템퍼링 및 응력 제거는 모두 금속 합금을 고온으로 가열한 다음 일반적으로 공기 또는 오븐에서 느린 속도로 재료를 냉각하는 것을 포함합니다.재료가 가열되는 온도와 제조 공정 순서가 다릅니다.
어닐링에서 금속은 매우 높은 온도로 가열된 다음 천천히 냉각되어 원하는 미세 구조를 얻습니다.어닐링은 일반적으로 모든 금속 합금을 연화시키고 기계 가공성을 향상시키기 위해 성형 후 추가 처리 전에 적용됩니다.다른 열처리가 지정되지 않은 경우 대부분의 CNC 가공 부품은 어닐링 상태의 재료 특성을 갖습니다.
응력 완화는 부품을 고온(그러나 어닐링보다 낮음)으로 가열하는 것과 관련되며 일반적으로 제조 공정에서 생성된 잔류 응력을 제거하기 위해 CNC 가공 후에 사용됩니다.이러한 방식으로 보다 일관된 기계적 특성을 가진 부품이 생산됩니다.
템퍼링은 또한 어닐링보다 낮은 온도에서 부품을 가열하며 일반적으로 취성을 줄이고 기계적 성능을 향상시키기 위해 연강(1045 및 A36) 및 합금강(4140 및 4240)의 담금질(다음 섹션 참조) 후에 사용됩니다.
담금질
담금질은 금속을 매우 높은 온도로 가열한 다음 일반적으로 재료를 기름이나 물에 담그거나 시원한 공기 흐름에 노출시키는 급속 냉각 단계를 수반합니다.급속 냉각은 재료가 가열될 때 겪는 미세 구조의 변화를 "고정"하여 경도가 매우 높은 부품을 만듭니다.
부품은 일반적으로 CNC 가공(칼날을 기름에 담그는 대장장이 생각) 후 제조 공정의 마지막 단계에서 담금질됩니다.
공구강은 매우 높은 표면 경도 특성을 얻기 위해 CNC 가공 후 담금질됩니다.그런 다음 템퍼링 공정을 사용하여 결과 경도를 제어할 수 있습니다.예를 들어 공구강 A2는 담금질 후 경도가 63-65 Rockwell C이지만 42-62 HRC 범위의 경도로 템퍼링할 수 있습니다.템퍼링은 취성을 줄여 부품의 서비스 수명을 연장합니다(최상의 결과는 56-58 HRC의 경도에서 달성됨).
석출 경화(시효)
석출 경화 또는 노화는 동일한 프로세스를 설명하는 데 일반적으로 사용되는 두 가지 용어입니다.석출 경화는 3단계 공정입니다. 먼저 재료를 고온으로 가열한 다음 담금질하고 마지막으로 낮은 온도로 장기간 가열(노화)합니다.이것은 용액이 가열될 때 설탕 결정이 물에 용해되는 것과 유사한 방식으로 금속 매트릭스에 균일하게 용해되고 분포하기 위해 처음에 다른 구성의 개별 입자로 나타나는 합금 원소를 유발합니다.
석출 경화 후 금속 합금의 강도와 경도가 크게 증가합니다.예를 들어, 7075는 항공우주 산업에서 일반적으로 사용되는 알루미늄 합금으로, 무게는 3배 미만이지만 스테인리스 스틸에 필적하는 인장 강도의 부품을 제조합니다.
케이스 경화 및 침탄
케이스 경화는 밑줄 재료가 부드럽도록 유지하면서 표면에 높은 경도를 갖는 부품을 생성하는 열처리 제품군입니다.더 단단한 부품이 더 부서지기 쉽기 때문에 (예를 들어 담금질을 통해) 전체 부피에 걸쳐 부품의 경도를 높이는 것보다 선호되는 경우가 많습니다.
침탄은 가장 일반적인 케이스 경화 열처리입니다.여기에는 탄소가 풍부한 환경에서 연강을 가열한 후 부품을 담금질하여 금속 매트릭스에 탄소를 가두는 작업이 포함됩니다.이것은 아노다이징이 알루미늄 합금의 표면 경도를 증가시키는 것과 유사한 방식으로 강철의 표면 경도를 증가시킵니다.
게시 시간: 2022년 2월 14일