템퍼링은 강철의 취성을 줄이고 인성을 높이기 위해 경화 다음 단계의 열처리 공정입니다.
템퍼링 조건에는 강철을 변형 범위보다 낮은 특정 온도로 가열하는 것이 포함됩니다.
이 온도는 일반적으로 300°F~1382°F(150°C~750°C) 사이입니다.
가열 후 강철은 통제된 방식으로 냉각됩니다.
이 과정에서 강철의 미세 구조가 변경됩니다.
경화 과정에서 형성된 단단하고 부서지기 쉬운 마르텐사이트가 트루스타이트나 소르바이트와 같이 더 부드럽고 단단한 구조로 변합니다.
효과적인 템퍼링을 위해 고려해야 할 5가지 핵심 요소
1. 온도 범위
템퍼링은 강철의 변형 범위보다 낮은 온도에서 수행됩니다.
선택한 특정 온도는 강철의 원하는 최종 특성에 따라 달라집니다.
낮은 온도(약 300°F~400°F 또는 150°C~200°C)에서는 경도와 강도는 높아지지만 인성은 낮아집니다.
더 높은 온도(약 1100°F~1382°F 또는 600°C~750°C)에서는 인성과 연성은 높아지지만 경도는 낮아집니다.
2. 가열 방법
세라믹 또는 석영 발열체가 장착된 용광로를 사용하여 강철을 템퍼링 온도까지 균일하게 가열합니다.
이러한 용광로는 열 균일성과 정확한 온도 제어를 보장하며, 이는 일관된 결과를 얻는 데 매우 중요합니다.
특히 강철의 특성을 향상시키기 위해 정밀한 가열과 빠른 냉각(담금질)이 필요한 경우 진공 용광로를 템퍼링에 사용할 수도 있습니다.
3. 유지 시간
템퍼링 온도에 도달한 후 강철은 특정 시간 동안 해당 온도에서 유지됩니다.
이를 통해 미세 구조 변화가 소재 전체에 균일하게 일어날 수 있습니다.
유지 시간은 강철 부품의 크기와 유형에 따라 몇 분에서 몇 시간까지 다양할 수 있습니다.
4. 냉각 공정
템퍼링 열처리 후 강철은 제어된 방식으로 냉각됩니다.
산화 또는 탈탄을 방지하기 위해 공기 또는 보호 분위기에서 냉각되는 경우가 많습니다.
냉각 속도는 일반적으로 경화의 담금질 단계보다 느리기 때문에 원하는 경도와 인성의 균형을 맞추는 데 도움이 됩니다.
5. 미세 구조 변화
템퍼링 중에 경화 중에 형성된 경질 마르텐사이트는 분해됩니다.
낮은 템퍼링 온도에서 마르텐사이트는 더 단단하고 강하지만 여전히 부서지기 쉬운 트루스타이트(troostite)로 변합니다.
더 높은 템퍼링 온도에서는 강도는 떨어지지만 훨씬 더 연성이 강하고 질긴 소르바이트가 형성됩니다.
목적 및 응용 분야
템퍼링의 주요 목적은 충분한 경도와 강도를 유지하면서 경화로 인해 발생하는 취성을 완화하는 것입니다.
따라서 공구, 금형 및 구조 부품과 같이 마모 및 충격에 대한 저항성이 필요한 용도에 적합합니다.
템퍼링 중 온도, 시간 및 냉각 속도를 신중하게 제어함으로써 강철의 기계적 특성을 특정 응용 분야 요구 사항에 맞게 조정하여 내구성과 기능성을 모두 보장할 수 있습니다.
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