첫째, 변형의 원인
강철 변형의 주요 원인은 강철에 내부 응력이 존재하거나 외부에서 가해진 응력입니다. 내부 응력은 불균일한 온도 분포 또는 상 전이로 인한 것이고 잔류 응력도 그 이유 중 하나입니다. 변형으로 인한 외부 응력은 주로 "붕괴"로 인해 발생하는 공작물의 무게로 인해 발생하며, 특별한 상황에서는 가열된 공작물과 충돌하거나 클램핑 도구가 눌려 발생하는 것으로도 고려해야 합니다. 변형에는 탄성 변형과 소성 변형이 모두 포함됩니다. 치수 변화는 주로 조직 변형에 기반을 두고 있으므로 동일한 팽창과 수축을 보이지만 공작물에 구멍이 있거나 모양이 복잡한 경우 추가 변형이 발생합니다. 담금질로 인해 많은 양의 마르텐사이트가 형성되면 팽창이 발생하고 많은 양의 잔류 오스테나이트가 생성되면 수축이 대응합니다. 또한, 템퍼링의 전반적인 수축과 합금강의 2차 경화 현상으로 인해 팽창이 발생하고, 심냉 처리를 하면 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트 및 이러한 조직의 추가 확장으로 인해 탄소 함량의 특정 체적이 탄소 함량의 증가에 따라 증가하므로 탄소 함량의 증가에 따라 치수 변화량도 커집니다.
둘째, 시간의 주된 발생의 급냉 변형
1. 가열 과정: 가열 과정에서 공작물은 내부 응력과 변형이 점차 해소됩니다.
2. 유지과정 : 자중붕괴의 주요변형, 즉 붕괴굽힘.
3. 냉각 과정: 냉각이 고르지 않고 조직이 변형되어 발생합니다.
셋째, 가열 및 변형
대형 작업물을 가열할 때 잔류 응력이나 불균일한 가열이 존재하면 변형이 발생할 수 있습니다. 잔류 응력은 주로 공정에서 발생합니다. 이러한 응력이 존재하면 강철의 항복 강도가 온도가 상승함에 따라 점차 감소하기 때문에 가열이 매우 균일하더라도 매우 약간의 응력이 변형으로 이어질 수 있습니다.
일반적으로 잔류응력은 공작물의 바깥쪽 가장자리에서 더 높고, 온도 상승이 외부에서 진행될 때 변형은 바깥쪽 가장자리에서 더 큽니다. 잔류응력으로 인한 변형은 탄성 변형과 소성 변형의 두 가지 종류로 구성됩니다.
열응력과 가열 중 발생하는 사고응력은 변형의 원인입니다. 가열 속도가 빠를수록 작업물의 크기가 커지고 단면 변화가 클수록 가열 변형이 커집니다. 열응력은 온도 불균일도와 온도 구배의 정도에 따라 달라지며, 둘 다 열팽창의 차이에 대한 책임이 있습니다. 열응력이 재료의 고온 항복점보다 높으면 소성 변형이 유도되며, 이를 "변형"이라고 합니다.
상 전이 응력은 주로 상 전이의 타이밍이 불균일하여 발생합니다. 즉, 재료의 한 부분에서는 상 전이가 발생하지만 다른 부분에서는 발생하지 않는 경우입니다. 소성 변형은 가열 중에 재료의 조직이 오스테나이트로 변형되고 부피 수축이 발생할 때 발생합니다. 재료의 모든 부분이 동시에 동일한 조직 변형을 겪는 경우 응력이 발생하지 않습니다. 이러한 이유로 느린 가열은 바람직하게는 예열을 통해 가열 변형을 적절히 줄일 수 있습니다.
또한 자중의 가열로 인해 '붕괴' 변형이 많이 발생하며, 가열 온도가 높을수록, 가열 시간이 길어질수록 '붕괴' 현상이 더욱 심해진다.
넷째, 냉각 및 변형
불균일한 냉각은 열응력을 생성하여 변형이 발생합니다. 공작물의 바깥쪽 가장자리와 내부 냉각 속도 차이로 인해 열응력이 불가피하고, 담금질, 열응력과 조직 응력이 중첩되어 변형이 더 복잡합니다. 또한 조직의 불균일성, 탈탄화 등은 상전이 지점의 차이로 이어지고 상전이의 팽창량도 다릅니다.
간단히 말해서, "변형"은 상변화 응력과 열응력에 의한 결과이지만, 모든 응력이 변형에 소모되는 것이 아니라 잔류응력의 일부가 공작물 내에 잔류응력으로 존재하여 시효 변형 및 시효 균열의 원인이 됩니다.
냉각으로 인한 변형은 다음과 같은 형태로 나타납니다.
1. 부품의 급속 냉각 초기 단계에서 급속 냉각된 면은 오목한 모양이 되다가 다시 볼록하게 변하여 급속 냉각된 면이 볼록한 모양이 됩니다. 이러한 상황은 열응력으로 인한 변형이 상변화로 인한 변형보다 크기 때문입니다.
2. 열응력에 의한 변형은 강철이 구형이 되는 경향이 있는 반면, 상변화 응력에 의한 변형은 그것을 권선축으로 만드는 경향이 있습니다. 따라서 담금질과 냉각에 의한 변형은 두 가지의 조합이며, 담금질의 다른 방식에 따라 다른 변형을 보입니다.
3. 보어의 일부만 담금질할 때 보어의 수축. 링 모양의 전체 공작물을 가열하여 전체 담금질을 하면 외경이 항상 증가하는 반면, 내경은 수축이 일어나는 시간에 따라 크기가 다르며 일반적으로 내경이 크고 내부 구멍이 위로 올라가고, 내경이 작을 때 내부 구멍이 수축됩니다.
다섯째, 냉간처리 및 변형
냉간처리는 마르텐사이트 변태를 촉진하기 위한 것으로, 온도가 낮아서 발생하는 변형은 담금질과 냉각보다 작지만 이때 발생하는 응력은 크고 잔류응력, 상전이응력, 열응력 등이 중첩되어 균열이 발생하기 쉽다.
여섯째, 템퍼링 및 변형
템퍼링 공정에서 작업물은 내부 응력의 균질화, 감소 또는 심지어 소멸로 인해 조직의 변화와 함께 변형이 감소하는 경향이 있지만 동시에 변형이 발생하면 수정하기가 매우 어렵습니다. 이 변형을 수정하기 위해 더 많은 압력 템퍼링 또는 샷 피닝 및 기타 방법이 있습니다.
일곱째, 반복적인 담금질과 변형
일반적으로 중간 어닐링과 반복적인 담금질 없이 담금질된 공작물은 변형을 증가시킵니다. 반복적인 담금질은 변형으로 인해 발생하며, 반복적인 담금질 후 변형이 누적되고 구형이 되는 경향이 있어 균열이 생기기 쉽지만 모양이 비교적 안정되어 더 이상 변형이 생기기 쉽지 않으므로 중간 어닐링 전에 반복적인 담금질을 늘려야 하며, 반복적인 담금질은 2회 이하(첫 번째 담금질 제외)여야 합니다.
여덟째, 잔류응력 및 변형
가열 공정, 약 450도에서, 엘라스토머에서 플라스틱 바디로 강철이 되므로, 위쪽으로 플라스틱 변형이 쉽습니다. 동시에, 이 온도보다 약 더 높은 온도에서 잔류 응력은 재결정으로 인해 사라집니다. 따라서, 빠른 가열은 내부와 외부의 온도 차이가 존재하기 때문에, 외부는 플라스틱 구역으로 450도에 도달하고, 내부 온도가 잔류 응력과 변형의 존재보다 낮을 때, 냉각, 이 영역은 변형이 발생하는 곳입니다. 실제 생산 공정으로 인해, 균일하고 느린 가열을 달성하기 어렵고, 응력 제거 어닐링 전에 담금질이 매우 중요합니다. 가열에 의한 응력 제거 외에도, 대형 부품의 경우 진동을 이용한 응력 제거도 효과적입니다.
