금속 열처리 중 흔히 나타나는 현상인 템퍼 취성은 재료의 기계적 특성, 특히 충격 인성에 큰 영향을 미칩니다. 본 논문에서는 템퍼 취성(temper brittleness)의 기본 개념에서 출발하여 그 형성 원인을 구체적으로 논의하고 그에 따른 예방 방법을 제안하고자 한다.
1. 성질 취성의 기본 개념
템퍼 취성이란 이름에서 알 수 있듯이 금속을 담금질한 후 단련할 때 발생하는 취성 현상을 말합니다. 취성이 발생하는 템퍼링 온도 범위에 따라 템퍼링 취성은 저온 취성과 고온 취성으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 유형의 템퍼 취성으로도 알려진 저온 템퍼 취성은 주로 250 ~ 400 도의 온도 범위에서 발생합니다. 두 번째 유형의 템퍼 취성으로도 알려진 고온 템퍼 취성은 주로 450 ~ 650 도의 온도 범위에서 발생합니다.
2. 성질 취성의 원인
에이. 저온성질취성(1종성질취성)
저온 템퍼 취성이 형성되는 이유는 비교적 복잡합니다. 현재 주로 다음과 같은 이론이 있다.
• 잔류 오스테나이트 변태 이론: 저온 템퍼링 취성은 템퍼링 과정에서 잔류 오스테나이트가 템퍼링된 마르텐사이트 또는 베이나이트로 변태할 때 발생한다고 믿어집니다.
• 탄화물 석출 이론: 저온 성질 취성은 마르텐사이트에서 박편 탄화물의 석출로 인한 것으로 여겨집니다. 이러한 탄화물은 마르텐사이트 스트립이나 시트의 경계면을 따라 석출되어 결정립계의 파괴 강도를 감소시키고 균열로 만듭니다. 확장된 경로입니다.
• 불순물 편석 이론: 저온 템퍼 취성은 강의 원래 오스테나이트 결정립계에 인, 황, 비소, 주석, 안티몬 등의 불순물 원소가 편석되어 강재의 약화로 인해 발생한다고 믿어집니다. 곡물 경계.
비. 고온 템퍼 취성(템퍼 취성의 두 번째 유형)
고온 템퍼 취성의 원인은 주로 템퍼링 중 미량 불순물 원소(예: 인, 주석, 안티몬, 비소 등) 또는 강의 합금 원소가 원래의 오스테나이트 결정립 경계로 분리되기 때문에 비교적 명확합니다. 프로세스. 결정립계에서 이들 원소의 분리는 결정립계의 파괴강도를 감소시켜 취성파괴를 일으킨다. 또한 니켈, 크롬, 망간 등과 같은 합금 원소도 불순물 원소의 분리를 촉진하여 취성 현상을 더욱 악화시킵니다.
그림 1에서 볼 수 있듯이 30Ni-Cr강의 템퍼링 공정 중 템퍼링 온도가 증가함에 따라 충격 인성은 300도와 550도에서 최소값에 도달합니다. 첫 번째 유형의 성질 취성은 300도 근처에서 나타납니다. 이러한 유형의 템퍼 취성이 발생한 후 취성 온도 범위를 피하고 인성을 회복하기 위해 300도 이상의 온도에서 템퍼링합니다. 다시 250~400도 범위에 있으면 내부 템퍼링은 재료의 인성을 감소시키지 않으므로 첫 번째 유형의 템퍼 취성은 되돌릴 수 없음을 알 수 있습니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 두 번째 유형의 템퍼 취성은 500도 근처에서 나타납니다. 650도 이상의 온도에서 템퍼링한 후 천천히 냉각하고 500~650도에서 오랫동안 유지하면 취성이 발생하지만 급냉하면 그림 1과 같이 취성이 발생하지 않습니다. 두 번째 유형의 템퍼 취성을 발생시키는 재료를 다시 취성 온도 범위까지 가열하거나 취성 범위에서 장기간 천천히 냉각하면 제거되며, 취성이 다시 나타납니다. 두 번째 유형의 템퍼 취성은 가역적이라는 것을 알 수 있습니다.
3. 성질 취성 방지 방법
에이. 저온성질 취성 방지방법
• 철강의 불순물 원소 함량 감소: 철강의 정련 및 기타 공정을 통해 인, 황, 비소, 주석, 안티몬 및 기타 불순물 원소의 함량을 줄이면 저온 취성 위험을 근본적으로 줄일 수 있습니다.
• 오스테나이트 결정립을 미세화하는 원소인 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 등을 첨가하면 오스테나이트 결정립을 미세화하고 결정립계 면적을 증가시켜 단위 면적당 불순물 원소를 감소시킬 수 있습니다. .
• 템퍼링 공정 조정: 담금질 및 고온 템퍼링 공정 대신 등온 담금질을 사용하면 저온 취성 발생을 효과적으로 피할 수 있습니다.
• 합금: 적절한 양의 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 기타 합금 원소를 첨가하면 저온 템퍼 취성을 줄일 수 있습니다. 동시에 실리콘(Si), 크롬(Cr)과 같은 원소도 저온 취성이 발생하는 온도 범위를 조정하여 필요한 템퍼링 온도를 피할 수 있습니다.
