어닐링과 노멀라이징은 모두 강철을 적절한 온도로 가열하고 일정 기간 동안 유지한 후 느린 속도로 냉각하는 열처리 방법입니다. 주요 차이점은 어닐링은 일반적으로 용광로 냉각으로 수행되는 반면 정규화는 공기 냉각으로 수행된다는 것입니다.
1.1 어닐링
어닐링(Annealing)은 철강을 특정 온도로 가열한 후 일정 기간 유지한 후 천천히 냉각시키는 열처리 공정이다.
(1) 소둔의 목적
경도를 줄이고 공작물의 가공성을 향상시킵니다.
공작물의 변형 및 균열을 방지하기 위해 잔류 응력을 제거합니다.
결정립 구조를 미세화하고 조직을 개선하여 강의 기계적 성질을 향상시키고 최종 열처리를 위한 조직을 준비합니다.
(2) 소둔의 종류와 용도
강의 화학적 조성과 소둔의 목적에 따라 완전소둔, 등온소둔, 구상화소둔, 균질화소둔, 재결정소둔, 응력완화소둔으로 분류된다.
완전 어닐링
완전 어닐링은 강철을 완전히 오스테나이트화 온도(Ac3 + 30도 ~50도)까지 가열하고 일정 기간 유지한 후 공기 냉각 전에 550도 미만으로 냉각하여 거의 평형 구조를 달성하는 과정을 포함합니다. .
완전소둔은 주로 아공석강의 주조품, 단조품, 열연품, 용접구조물의 열처리에 사용됩니다. 완전한 오스테나이트화를 위해 과공석강을 Accm 온도 이상으로 가열하면 느린 냉각 과정에서 오스테나이트 입자 경계를 따라 네트워크형 2차 시멘타이트가 석출되어 강의 강도와 인성이 감소할 수 있으므로 과공석강에는 적합하지 않습니다.
등온 어닐링
등온 어닐링은 강을 Ac3(또는 Ac1) 이상으로 가열하고 일정 기간 유지한 후 Ar1 이하의 온도까지 급속 냉각하여 등온 처리를 통해 오스테나이트를 펄라이트형 조직으로 변태시킨 후 서서히 냉각하는 방법입니다.
등온 어닐링의 목적은 완전 어닐링과 동일하지만 등온 온도를 조정하여 원하는 구조와 특성을 제어할 수 있습니다. 등온 어닐링은 일반적으로 안정한 오스테나이트를 갖는 합금강의 어닐링에 사용됩니다. 완전 어닐링에 비해 등온 어닐링은 어닐링 시간을 크게 줄이고 더 나은 결과를 얻습니다.
구형화 어닐링
구형화 어닐링은 공석 또는 과공석강을 Ac1 이상으로 20도~30도 가열하고 일정 기간 유지한 후 공냉하기 전에 550도 이하로 냉각하여 입상 탄화물을 형성하는 열처리 공정입니다.
이 공정은 주로 공석 또는 과공석 탄소 및 합금강에 사용됩니다. 이들 강은 열간 압연이나 단조 후에 조대한 라멜라 펄라이트와 2차 시멘타이트를 함유하는 경우가 많아 가공성이 저하되고 담금질 시 변형 및 균열이 발생할 수 있습니다. 구상화 어닐링은 펄라이트의 라멜라 시멘타이트와 네트워크형 2차 시멘타이트를 구형 탄화물로 변형시킬 수 있습니다. 구형 탄화물이 페라이트 매트릭스에 균일하게 분포된 이러한 조직을 구상화 펄라이트라고 합니다.
심각한 네트워크 2차 시멘타이트를 갖는 강철의 경우, 구형화 어닐링 전에 네트워크를 파괴하기 위해 정규화 공정이 먼저 수행될 수 있습니다.
균질화 어닐링
확산 어닐링이라고도 하는 균질화 어닐링은 잉곳, 주조 또는 단조품을 15시간 동안 100도까지 가열한 다음 천천히 냉각하여 균일한 조직을 얻는 방법입니다. 이 방법은 더 많은 에너지를 소비하고 비용이 많이 들지만, 강철의 원소를 충분히 확산시켜 균질화할 수 있도록 고품질 합금강 잉곳, 주조 또는 단조품에 주로 사용됩니다. 균질화 어닐링 후 결정립 크기가 거칠어질 수 있으므로 결정립 미세화를 위해 전체 어닐링 또는 노멀라이징이 필요합니다.
응력 완화 어닐링
저온 어닐링이라고도 하는 이 공정은 가공물을 Ac1보다 100~200도(보통 500~600도)까지 가열하고 일정 기간 유지한 후 노에서 서서히 냉각하는 공정입니다. 가열 온도가 A1 지점보다 낮기 때문에 응력 제거 어닐링 과정에서 상 변화가 발생하지 않습니다.
응력 제거 어닐링은 주로 주조, 단조, 용접 부품, 냉간 압연 부품 및 가공 부품의 잔류 응력을 제거하여 공작물 치수를 안정화하고 변형을 줄이며 후속 가공 또는 사용 중 응력으로 인한 균열을 방지하는 데 사용됩니다.
1.2 정규화
정규화에는 완전한 오스테나이트화를 위해 강철을 Ac3(또는 Accm)보다 30 ~5{6}}도 높은 온도로 가열한 다음 공기 냉각을 통해 더 미세한 펄라이트 조직을 얻는 것이 포함됩니다. 탄소 함량이 0.6% 미만이면 정규화된 구조는 페라이트 + 소르바이트입니다. 탄소 함량이 0.6%를 초과하면 소르바이트입니다.
노멀라이징과 어닐링의 주요 차이점은 노멀라이징의 냉각 속도가 빨라져 구조가 더 미세해지고 강도와 경도가 높아진다는 것입니다. 공정이 간단하고 생산주기도 단축됩니다. 정규화는 주로 다음과 같은 경우에 적용됩니다.
저탄소강 및 저탄소 합금강의 가공성 향상
노멀라이징 후의 조직은 미세한 펄라이트로 되어 있어 경도가 향상되고 가공시 '점착성'이 감소하여 공작물의 표면 거칠기가 낮아집니다.
네트워크 시멘트타이트 제거
노멀라이징은 과공석강이나 침탄된 부품의 표층에서 심한 망상 시멘타이트를 제거할 수 있습니다.
중탄소강 부품의 예열 처리
정규화는 거친 입자 구조와 잔류 응력을 제거하여 최종 열처리를 위한 구조를 준비할 수 있습니다.
일반 구조 부품의 최종 열처리
담금질로 인해 균열이 발생할 수 있는 특정 크거나 복잡한 부품의 경우 최종 열처리로 담금질 및 템퍼링 대신 노멀라이징을 사용할 수 있습니다.
