#2.금속의 열처리(가공법)

금속의 열처리(가공법) Maser Crollsmun Preckius Mail Processing

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  ◈냉간가공(Cold Working)

 

재결정온도 이하에서 가공하는 것으로서, 특징은 결정 내부 변형과 결정 입자의 미세화로  인해 경(硬)해지면서 가공경화를 일으키고 재료에 큰 변형이 없으며 제품의 표면이 미려한데,  정밀한 치수 가공 및 성질의 균일성을 필요로 할 때 사용한다.

장점은, 강도와 경도가 증가하고 표면 상태가 양호하며 정밀도가 우수하여 표면에 산화 피막이 생기지 않는다.단점은 심하게 가공하면 가공 경화(Work Hardening)현상으로 연신율이 낮아져 균열이 생기기 쉽고 낮은 온도에서 변형하여야 하므로 열간가공에 비해 힘이 많이 든다.

가공경화에 의한 금속의 경화와 항복강도는 증가하나 연신율의 감소, 전기 저항의 증가로 전도율이 낮아지고, 부피가 증가하므로 밀도가 감소하여 투자율(Permeability)이 감소하고 항장력과 히스테리시스(Hysteresis)가 증가하므로 작업 중 자주 열 풀림을 하여 가공 변형을 없애준다. 

 

◈ 열간가공(Hot Working) 

 

재결정온도 이상에서 가공하며 가소성이 크고 전성, 연성이 커져 성형하기 쉽고 작업 과정에 동력의 소모가 감소하여 가공 속도와 변형량이 많아서 대량생산이 가능하다.
또한 주조품의경우 열간가공을 하면 Blow Hole이나 Pin Hole 등이 압착되어 분포가 균일하게 되고 섬유조직 및 방향성과 같은 가공 성질이 나타난다.

열간가공이 고온 가공 온도를 잘 지켜야 하는데 온도가 너무 높으면 결정성장이 일어나 단면수축률, 충격치가 감소하고 너무 낮으면 메짐성이 생기게 되어 균열이 발생한다.

장점은, 가공도가 크며 대량생산 및 대형가공이 가능하고 방향성이 있는 주조조직의 제거 및 기공의 압착으로 조직을 균일화시키고 연신율, 단면 수축률, 충격치 등 기계적 성질을 개선할 수 있다.
단점은 고온으로 가열하므로 산화(酸化)와 탈탄(脫炭)이 이루어져 표면 상태가 나쁘고 정밀도가 낮다.

  
 ▫재결정(Recrystallization)

내부응력이 제거되며 새로운 결정핵이 발생하고 핵이 점차 성장하여 새로운 결정 입자와 원래의 결정 입자가 치환되어 가는 과정으로, 가공도가 낮을수록 큰 결정이 되고 가공도 다 증가할수록 남아 있는 에너지의 절대량은 증가한다.

 ▫회복(Recovery)

냉간가공 한 금속을 가열하면 가공으로 인한 성질 변화가 가공 전의 상태로 되돌아가는데 가공으로 내부 변형을 일으킨 결정립이 내부 변형이 없는 새로운 결정으로 치환되어가는 재결정 과정이다.

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철금속 E 2 Musiler Crofisman Preclous Meicil Processing

 

철강재로는 순수한 Fe가 아니고 그중에 C. Si, Mn. P. S 등을 내포하고 있으며 일반적으로 C의 함유량에 따라 대별한다.

금속 조직학상으로는 C 2.0% 이하를 강(鋼), C 2.0% 이상을 주철(鑄鐵)로 규정하고 있으나, 철강 중의 5원소 외에 특수한 성질을 위하여 Ni, Cr. W. Mo등을 첨가한 것도 있고 목적에 따라 5원소의 함유량을 많게 한 것도 있다.

예를 들면 Si를 많이 넣은 규소강, Mn을 많이 넣은 내마모강 같은 특수강(Special Steel) 또는 합금강(Alloy Steel)이 있고 보통강(Ordinary Steel)과 탄소강(Carbon Steel)이 있다.

철강 재료에는  C0~0.03%인 순철과 C 0.03~1.5%, Si 0.01 ~0.3%, Mn 0.3~0.8% 0.01~0.05%,S0.01~ 0.05%인강과 C 2.5~4.5%, Si 0.5~2.0%, P 0.02~0.5% 0.5~2.0%, S 0.01 ~0.1%인 선철과 주철이 있다.

선철과 주철은 성분 적으로는 동일하나 주조재료로써 쓰일 때는 주철(Cast Iron)이라 하고 철광석 제련의 산물제강 그 밖의 원료로써 쓰일 때는 선철(Pig Iron)이라한다.

주물용 주철을 용도에 따라 분류하면 보통주철 (Foundry Pig Iron), 고급주철(High Duty Cast Iron), 특수주철(Special Cast Iron), 가단주철(Malleable Cast Iron), 냉경주철  (Chilled Cast Iron)이 있다. 파면(破面)에 따라 분류하면. C. Si 성분이 많고 Mn 성분이 적어 C가 흑연 상태로 유리되므로 파면이 회색을 띠고 주조성과 절삭성이 좋아 주로 주물용으로 쓰이는 회주철(Grey Cast Iron)이 있으며, Si 성분이 적고 Mn 성분이 많아 C가 화합 탄소(Fe:C)로 존재하므로 파면이 백색을 띠고 경도가 높아 내마모성을 필요로 하는 기계부품에 쓰이는 백주철(White Cast Iron)이 있다.

강(鋼)의 종류에는 보통강(Ordinary Steel), 질화강(Nitride Steel), 스프링강(Spring Steel), 침탄강(Carburized  Steel) 같은 구조용 강과 탄소공구강(Carbon Tool Steel), 특수공구강(Special Tool  Steel),다이스강(Dies Steel), 고속도강 (High Speed Steel) 같은 공구강이 있다.