담금질은 빠른 냉각을 통해 강철 부품을 강화하도록 설계된 열처리 공정입니다. 강철의 담금질은 강철을 Ac3(아공정 강철) 또는 Ac1(과공정 강철) 이상의 임계 온도로 가열하고, 강철의 일부 또는 전부를 오스테나이징하기 위해 일정 시간 동안 유지한 다음, 임계 냉각 속도보다 빠르게 Ms(또는 Ms 근처의 등온) 이하로 냉각하여 마르텐사이트(또는 베이나이트) 변형을 수행하는 열처리 공정입니다.
프로세스: 가열, 유지, 냉각.
- 가열: 강철은 Ac3(아공정 강철) 또는 Ac1(과공정 강철)보다 높은 임계 온도까지 가열됩니다.
- 유지시간 : 일정시간을 유지하여 강의 일부 또는 전부가 오스테나이징되도록 한다.
- 냉각: 마르텐사이트 또는 베이나이트 변태를 위한 임계 냉각 속도보다 빠른 냉각 속도로 Ms 이하로 빠르게 냉각합니다.
담금질의 본질:마르텐사이트 또는 베이나이트 변태를 위해 오스테나이트를 과냉각하여 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직을 얻는 것입니다.
담금질의 목적:
(1) 강의 강성, 경도, 내마모성, 피로 강도 및 인성을 대폭 향상시켜 각종 기계 부품 및 공구 사용에 대한 다양한 요구 사항을 충족시킵니다.
(2) 담금질을 통해 특수강의 강자성, 내식성 및 기타 특수한 물리적, 화학적 성질을 만족시킵니다.
강철 부품의 담금질은 다음과 같은 특성을 갖습니다.
- 마르텐사이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트 등 불균형한 조직이 얻어진다.
- 큰 내부 응력의 존재.
- 기계적 성질이 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 따라서 담금질 후 강철은 일반적으로 템퍼링 처리를 거쳐야 합니다.
적용 범위:담금질 공정은 도구, 게이지, 금형, 베어링, 스프링 등 가장 널리 사용되며, 자동차, 트랙터, 디젤 엔진, 절삭 기계 공구, 공압 공구, 드릴링 기계, 농업용구, 석유 기계, 화학 기계, 섬유 기계, 항공기 및 기타 부품에 담금질 공정이 사용됩니다.
담금질 매체
공작물 담금질 냉각 매체는 담금질 냉각 매체(또는 담금질 매체)라고 합니다. 이상적인 담금질 매체는 공작물이 마르텐사이트로 담금질될 수 있지만 너무 많은 담금질 응력을 일으키지 않는 조건을 가져야 합니다.
일반적으로 사용되는 담금질 매체로는 물, 수용액, 미네랄 오일, 용융염, 용융 알칼리 등이 있습니다.
물
물은 담금질 매체의 강력한 냉각 용량입니다.
장점: 공급원이 광범위하고 가격이 저렴하며, 성분이 안정되어 변질되기 쉽지 않습니다.
단점: 냉각 용량이 안정적이지 않아 공작물 변형이나 균열이 발생하기 쉽습니다. '코' 영역(500~600도 정도)의 C 곡선에서 증기 필름 단계에 있는 물은 냉각이 충분히 빠르지 않아 '소프트 스팟'을 형성합니다. 마르텐사이트 변태 온도 구역(100~300도)에서 물은 비등 단계에 있고 냉각이 너무 빨라 마르텐사이트 변태 속도가 너무 빨라 내부 응력이 많이 발생하여 공작물 변형이나 균열이 발생합니다. 수온이 상승하면 물에 더 많은 가스나 물에 불용성 불순물(예: 오일, 비누, 진흙 등)이 섞여 냉각 용량이 크게 감소합니다.
적용 분야: 단면적이 작고 모양이 간단한 탄소강 공작물의 담금질 및 냉각에 적합합니다.
소금물과 알칼리수
물에 적당량의 소금과 알칼리를 첨가하여 고온의 공작물을 냉각 매체에 담그면 증기막 단계에서 소금과 알칼리 결정이 침전되어 즉시 파열되고 증기막이 파괴되고 공작물 표면의 산화 피막도 날아가므로 고온 구역의 매체 냉각 용량을 향상시킬 수 있습니다. 단점은 매체의 부식성이 크다는 것입니다.
응용 프로그램: 일반적으로 염수 농도는 10%이고, 가성소다 수용액 농도는 10~15%입니다. 탄소강 및 저합금 구조강 작업물의 담금질 매체로 사용할 수 있으며, 사용 온도는 60도를 초과해서는 안 되며, 담금질은 담금질 및 방청 처리 후 제때 청소해야 합니다.
기름
냉각 매체는 일반적으로 모터 오일, 변압기 오일 및 디젤 연료와 같은 미네랄 오일(광물성 오일)을 사용합니다. 모터 오일은 일반적으로 10, 20, 30 모터 오일을 사용하며 오일 수가 많을수록 점도가 높아지고 인화점이 높아지고 냉각 용량이 낮아지고 그에 따라 온도가 증가합니다.
담금질 방법
단일 액체 담금질
담금질은 오스테나이트 부품을 담금질 매체에 담그고 실온으로 냉각하는 담금질 작업입니다. 단일 액체 담금질 매체에는 물, 염수, 알칼리수, 오일 및 특별히 제형된 담금질이 포함됩니다.
담금질 마르텐사이트 등급 담금질
오스테나이트계 화학 부품을 먼저 강의 마르텐사이트 온도보다 약간 높거나 약간 낮은 온도(소금욕 또는 알칼리욕)에 담가 적절한 시간을 유지하고, 강의 내외부 층이 매체의 온도에 도달하도록 공랭시켜 마르텐사이트 조직을 얻는 담금질 공정으로, 등급별 담금질이라고도 한다.
베이나이트 등온 담금질
담금질은 강철 부품을 오스테나이트화하여 베이나이트 변태 온도 범위(260~400도)까지 빠르게 냉각시켜 등온 유지를 하는 공정으로, 오스테나이트가 베이나이트로 변태하는 담금질 공정을 등온 담금질이라고도 하며, 일반적인 유지 시간은 30~60분입니다.
복합 담금질
공작물은 Ms 이하로 급격하게 냉각되어 10%~20%의 마르텐사이트를 얻은 다음, 낮은 베이나이트 온도 구역에서 등온 냉각됩니다. 이 냉각 방법은 공작물의 더 큰 부분을 만들어 M+B 조직을 얻을 수 있습니다. 예비 담금질 중에 형성된 마르텐사이트는 베이나이트 변형을 촉진하고, 마르텐사이트는 등온 담금질 중에 템퍼링됩니다. 복합 담금질은 합금 공구강 공작물에 사용되어 유형 I 템퍼 취성을 피하고 잔류 오스테나이트의 양, 즉 변형 균열 경향을 줄입니다.
