금형 제조 공정 - 부품 열처리

(1)열처리란 무엇인가?

열처리란 금속의 표면 또는 내부의 화학적 조성과 구조를 고체 상태에서 가열, 보온, 냉각 과정을 통해 변화시켜 원하는 물성을 얻는 열처리 기술을 말합니다. 열처리는 일반적으로 가열, 보온, 냉각의 세 단계로 이루어지며, 경우에 따라 가열과 냉각의 두 단계로만 이루어지기도 합니다.

(2)열처리의 종류는 무엇입니까?

• 담금질

담금질은 철을 800℃~850℃의 적열 상태로 가열한 후 일정 시간 동안 유지하고, 물이나 기름에 담가 급속 냉각하는 열처리 방법입니다. JIS 기호표에서는 HQ로 표기됩니다. 이 공정을 거치면 강철이 매우 단단해지지만, 취성이 커지는 문제점도 있습니다. 따라서 담금질 후에는 템퍼링 처리가 필요합니다. 또한, 담금질 과정에서 조직 구조의 팽창과 수축으로 인해 부품에 균열이나 변형이 발생할 수 있으므로 주의해야 합니다. 담금질 과정에서 부품이 매우 단단해지기 때문에, 일반적으로 절단 및 기타 가공이 완료된 후, 거의 마지막 공정에서 담금질을 실시합니다.

• 담금질

템퍼링은 담금질된 부품을 다시 가열하고 냉각하는 공정입니다. JIS 기호로는 HT로 표기합니다. 템퍼링 과정에서 부품의 경도는 약간 감소하지만 취성이 제거되어 경도와 인성을 동시에 얻을 수 있습니다. 또한 템퍼링은 급속 냉각 중에 발생하는 내부 응력(불균일 수축 등으로 인한 부품 내부의 응력)을 제거하는 데에도 사용됩니다. 템퍼링은 저온 템퍼링과 고온 템퍼링으로 나뉩니다. 저온 템퍼링은 150℃~200℃에서 1시간 동안 유지한 후 공랭하는 것이고, 고온 템퍼링은 550℃~650℃로 가열하여 약 1시간 동안 유지한 후 급속 냉각하는 것입니다.

• 가열 냉각

어닐링은 담금질의 반대 과정으로, 강철을 연화시켜 가공성을 높이거나 가공 과정에서 경화된 구조를 부드럽게 하는 데 사용됩니다. 어닐링은 가열을 통해 부품 내부의 구조를 균일하게 하고 날카로운 구조를 구상화하는 공정입니다. 어닐링에는 여러 종류가 있으며, 어닐링 종류와 강철의 구조에 따라 필요한 온도 범위는 약 550℃에서 950℃ 정도입니다. 모든 경우에 가열 및 보온은 1시간 동안 진행한 후, 용광로 내에서 서서히 냉각시킵니다.

• 정규화

노멀라이징은 주로 강재 제조 단계에서 발생하는 불균일한 철 조직을 균일하게 만들고 후속 가공 및 스탬핑에 적합한 상태로 조정하는 공정입니다. 일본표준기술기준(JIS) 기호표에서는 HNR로 표시됩니다. 이 공정은 철을 약 800℃~900℃로 가열한 후 공랭하는 방식으로 진행됩니다.

(3)부품에 열처리가 필요한 경우는 언제입니까?

• 처리 난이도를 줄입니다
• 부품의 종합적인 성능(특히 기계적 특성)을 향상시킵니다.
• 부품의 충격 저항성(내마모성 및 경도)을 향상시킵니다.
• 중요 부품에 다수의 용접 작업이 이루어졌습니다.