정규화란 무엇인가?
노멀라이징은 강의 인성을 향상시키는 열처리입니다. 강재를 Ac3 온도보다 30~50℃ 높은 온도로 가열한 후 일정 시간 동안 보온한 후 노에서 꺼내 공랭합니다. 주요 특징은 냉각 속도가 어닐링보다 빠르지만 담금질보다는 느리다는 것입니다. 노멀라이징 과정에서 강의 결정립은 약간 더 빠른 냉각 속도로 미세화될 수 있으며, 이는 만족스러운 강도를 얻을 뿐만 아니라 인성(AKV 값)을 크게 향상시키고 부품의 균열 경향을 감소시킵니다. 노멀라이징 후 일부 저합금 열연 강판, 저합금 단조품 및 주물의 전반적인 기계적 성질을 크게 향상시킬 수 있으며, 절삭 성능 또한 향상됩니다.
정규화에는 다음과 같은 목적과 용도가 있습니다.
① 과공석강의 경우, 정규화는 주조, 단조, 용접부의 과열된 조립조직과 위드만슈타텐 조직, 압연재의 띠조직을 제거하고, 결정립을 미세화하는 데 사용되며, 담금질 전 예열처리로 활용될 수 있다.
② 과공석강의 경우 정규화 처리로 네트워크 2차 시멘타이트를 제거하고 펄라이트를 미세화할 수 있어 기계적 성질을 향상시킬 뿐만 아니라 후속 구형화 어닐링을 용이하게 한다.
③ 저탄소 심가공 박강판의 경우, 정규화를 실시하면 입계에 존재하는 유리 시멘타이트를 제거하여 심가공 성능을 향상시킬 수 있다.
④ 저탄소강 및 저탄소 저합금강의 경우, 노멀라이징은 더욱 미세한 편상 펄라이트 조직을 얻을 수 있고, 경도를 HB140~190으로 향상시키며, 절삭 시 칼날이 달라붙는 현상을 방지하고 가공성을 향상시킬 수 있습니다. 중탄소강의 경우, 노멀라이징과 풀림을 모두 사용할 수 있는 경우에는 노멀라이징이 더 경제적이고 편리합니다.
⑤ 일반적인 중탄소 구조용 강의 경우 기계적 성질이 높을 필요가 없는 상황에서는 담금질과 고온 템퍼링 대신 정규화를 적용할 수 있으며, 이는 조작이 간편할 뿐만 아니라 강의 조직과 치수를 안정시킨다.
⑥ 고온 노멀라이징(Ac3 온도 이상 150~200℃)은 고온에서 높은 확산 속도로 인해 주조 및 단조품의 성분 편석을 줄일 수 있습니다. 고온 노멀라이징 후 조대한 결정립은 더 낮은 온도에서 2차 노멀라이징을 통해 미세화할 수 있습니다.
⑦ 증기 터빈 및 보일러에 사용되는 일부 저·중탄소 합금강은 베이나이트 조직을 얻기 위해 정규화를 자주 실시한 후 고온 템퍼링을 실시하는데, 400~550℃에서 사용하면 크리프 저항성이 양호하다.
⑧ 노멀라이징은 강재 부품 및 강제품 외에도 구상흑연주철의 열처리에 널리 사용되어 펄라이트 기지를 얻고 구상흑연주철의 강도를 향상시킵니다. 노멀라이징의 특성은 공랭이므로, 주변 온도, 적층 방식, 공기 흐름, 그리고 소재의 크기는 노멀라이징 후 조직 및 성능에 영향을 미칩니다. 노멀라이징 조직은 합금강의 분류 방법으로도 사용될 수 있습니다. 일반적으로 합금강은 직경 25mm의 시편을 900℃까지 가열한 후 공랭하여 얻은 조직에 따라 펄라이트강, 베이나이트강, 마르텐사이트강, 오스테나이트강으로 구분됩니다.
어닐링이란 무엇인가?
어닐링은 금속을 일정 온도까지 서서히 가열하고 충분한 시간 동안 유지한 후 적절한 속도로 냉각하는 금속 열처리 공정입니다. 어닐링 열처리는 완전 어닐링, 불완전 어닐링, 응력 제거 어닐링으로 구분됩니다. 어닐링된 소재의 기계적 성질은 인장 시험이나 경도 시험을 통해 시험할 수 있습니다. 많은 강재가 어닐링 열처리 상태로 공급됩니다. 강의 경도 시험은 로크웰 경도계를 사용하여 HRB 경도를 시험할 수 있습니다. 얇은 강판, 강대, 박육 강관의 경우, 표면 로크웰 경도계를 사용하여 HRT 경도를 시험할 수 있습니다.
어닐링의 목적은 다음과 같습니다.
① 주조, 단조, 압연, 용접 공정에서 철강에 발생하는 각종 구조적 결함 및 잔류응력을 개선 또는 제거하여 가공물의 변형 및 균열을 방지한다.
② 절단을 위해 작업물을 부드럽게 만듭니다.
③ 입자를 미세화하고 조직을 개선하여 가공물의 기계적 성질을 향상시킨다.
④ 최종 열처리(담금질, 템퍼링)를 위한 조직을 준비합니다.
일반적인 어닐링 공정은 다음과 같습니다.
① 완전 풀림. 주조, 단조, 용접 후 중·저탄소강의 기계적 성질이 좋지 않은 조대 과열 조직을 미세화하는 데 사용됩니다. 가공물을 모든 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도보다 30~50℃ 높은 온도로 가열하고, 일정 시간 동안 가열한 후 노에서 서서히 냉각합니다. 냉각 과정에서 오스테나이트가 다시 변태하여 강 조직을 미세화할 수 있습니다.
② 구상화 어닐링. 단조 후 공구강 및 베어링강의 높은 경도를 낮추는 데 사용됩니다. 가공물을 오스테나이트 형성 시작 온도보다 20~40℃ 높게 가열하고, 보온한 후 서서히 냉각합니다. 냉각 과정에서 펄라이트 내의 층상 시멘타이트가 구형화되어 경도가 감소합니다.
③ 등온 어닐링. 절삭 가공을 위해 니켈과 크롬 함량이 높은 일부 합금 구조강의 높은 경도를 낮추는 데 사용됩니다. 일반적으로 오스테나이트의 가장 불안정한 온도까지 비교적 빠른 속도로 냉각한 후 적절한 시간 동안 따뜻하게 유지합니다. 오스테나이트는 트루스타이트 또는 트루스타이트로 변태하며, 경도를 낮출 수 있습니다.
④ 재결정 어닐링. 냉간 인발 및 냉간 압연 시 금속선 및 박판의 경화 현상(경도 증가 및 소성 감소)을 제거하기 위해 사용됩니다. 가열 온도는 일반적으로 강이 오스테나이트를 형성하기 시작하는 온도보다 50~150℃ 낮습니다. 이렇게 해야만 가공 경화 효과를 제거하고 금속을 연화시킬 수 있습니다.
⑤ 흑연화 어닐링. 시멘타이트가 다량 함유된 주철을 소성성이 우수한 단조용 주철로 만드는 공정입니다. 주물을 약 950℃로 가열하여 일정 시간 동안 보온한 후, 적절히 냉각하여 시멘타이트를 분해하여 응집성 흑연을 형성합니다.
⑥ 확산 어닐링. 합금 주물의 화학 성분을 균질화하고 성능을 향상시키는 데 사용됩니다. 이 방법은 주물을 용융시키지 않고 가능한 한 높은 온도까지 가열하여 장시간 보온한 후, 합금의 다양한 원소가 확산되어 균일하게 분포된 후 서서히 냉각하는 것입니다.
⑦ 응력 제거 어닐링. 주강 및 용접부의 내부 응력을 제거하는 데 사용됩니다. 강재의 경우, 가열 후 오스테나이트가 생성되기 시작하는 100~200℃ 이하의 온도에서 가열하고, 보온 후 공기 중에서 냉각하면 내부 응력을 제거할 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 6월 11일