어닐링은 재료(일반적으로 금속)의 물리적, 때로는 화학적 특성을 변경하여 연성을 높이고 경도를 줄여 작업성을 높이는 데 사용되는 열처리 공정입니다. 이 과정에는 재료를 특정 온도로 가열하고 일정 기간 동안 그 온도를 유지한 다음 천천히 냉각시키는 과정이 포함됩니다. 어닐링의 두 가지 주요 유형은 다음과 같습니다. 완전 어닐링 그리고 어닐링 공정 . 완전 어닐링에는 재료를 임계 온도 이상으로 가열한 다음 천천히 냉각하여 입자 구조를 미세화하고 내부 응력을 완화하는 작업이 포함됩니다. 반면 공정 어닐링은 더 낮은 온도에서 수행되며 일반적으로 미세 구조를 크게 변경하지 않고 추가 냉간 가공을 위해 재료를 연화시키는 데 사용됩니다.
설명된 핵심 사항:
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완전 어닐링:
- 정의: 완전 어닐링은 금속을 상한 임계 온도(강의 경우 Ac3) 이상으로 가열한 다음 일반적으로 용광로에서 천천히 냉각하는 과정을 포함합니다. 이 공정을 통해 재료가 완전히 오스테나이트화될 수 있으며, 이는 균일한 오스테나이트 구조로 변형된다는 의미입니다.
- 목적: 완전소둔의 주된 목적은 미세한 입자조직을 형성하고, 연성을 향상시키며, 주조나 기계가공 등의 이전 제조공정에서 발생하는 내부응력을 완화시키는 것입니다.
- 온도 범위: 강철의 경우 완전 어닐링은 일반적으로 816°C – 927°C(1500°F – 1700°F) 사이의 온도에서 발생합니다.
- 냉각 속도: 재료는 새로운 입자 구조가 안정적이고 내부 응력이 없는지 확인하기 위해 종종 용광로에서 천천히 냉각됩니다.
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공정 어닐링:
- 정의: 공정소둔은 하한임계온도(강의 경우 Ac1) 이하의 온도에서 수행됩니다. 압연이나 인발과 같은 냉간 가공 공정에서 가공 경화된 금속을 연화시키는 데 자주 사용됩니다.
- 목적: 가공 어닐링의 주요 목적은 냉간 가공으로 인해 너무 단단해지거나 부서지기 쉬운 소재를 연성을 회복시켜 균열이나 파손 없이 추가 가공이 가능하도록 하는 것입니다.
- 온도 범위: 공정 어닐링은 일반적으로 강철의 경우 538°C – 649°C(1000°F – 1200°F) 사이의 온도에서 발생합니다.
- 냉각 속도: 완전 어닐링에 비해 공정 어닐링에서는 냉각 속도가 덜 중요하며 재료는 종종 공랭될 수 있습니다.
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다른 유형의 어닐링:
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완전 어닐링과 공정 어닐링이 두 가지 기본 유형이지만 다음과 같은 몇 가지 다른 특수 어닐링 프로세스도 있습니다.
- 아임계 어닐링: Ac1 온도 바로 아래에서 수행되는 이 공정은 재료의 미세 구조를 크게 변경하지 않고 재료를 부드럽게 만드는 데 사용됩니다.
- 등온 어닐링: 재료를 특정 온도로 냉각하고 그 온도를 유지하여 추가 냉각 전에 미세 구조가 안정화되도록 하는 과정입니다.
- 구형화 어닐링: 미세조직에 타원체 또는 구형의 탄화물을 생성하는데 사용되며, 가공성을 향상시키고 취성을 감소시킵니다.
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완전 어닐링과 공정 어닐링이 두 가지 기본 유형이지만 다음과 같은 몇 가지 다른 특수 어닐링 프로세스도 있습니다.
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어닐링의 단계:
- 회복: 결정 구조의 전위가 이동하여 내부 응력을 완화할 수 있는 온도까지 재료를 가열하는 첫 번째 단계입니다.
- 재결정: 온도가 높아지면 변형이 없는 새로운 결정립이 형성되기 시작하여 냉간 가공 과정에서 변형된 결정립을 대체합니다.
- 곡물 성장: 재료를 너무 오랫동안 고온에서 유지하면 새로 형성된 입자가 더 커질 수 있으며 이는 특정 용도에 바람직하지 않을 수 있습니다.
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어닐링의 응용:
- 완전 어닐링: 기어, 샤프트, 구조부품 등 고연성, 저경도를 요구하는 철강부품 제조에 주로 사용됩니다.
- 공정 어닐링: 와이어, 시트, 튜브 생산 등 금속이 광범위하게 냉간 가공되는 산업에 주로 적용됩니다.
요약하면, 두 가지 주요 유형의 어닐링(완전 어닐링 및 공정 어닐링)은 서로 다른 목적으로 사용되며 재료에 대해 원하는 결과에 따라 적용됩니다. 완전 어닐링은 입자 구조를 미세화하고 내부 응력을 완화하는 데 사용되는 반면, 공정 어닐링은 가공 경화된 재료의 연성을 복원하는 데 사용됩니다. 특정 용도에 적합한 열처리 방법을 선택하려면 이러한 공정을 이해하는 것이 중요합니다.
요약표:
| 어닐링 유형 | 목적 | 온도 범위 | 냉각 속도 |
|---|---|---|---|
| 완전 어닐링 | 입자 구조 개선, 연성 개선, 내부 응력 완화 | 816°C~927°C(1500°F~1700°F) | 천천히 냉각(종종 용광로에서) |
| 공정 어닐링 | 가공 경화된 재료의 연성을 복원합니다. | 538°C~649°C(1000°F~1200°F) | 공냉식 또는 덜 중요한 냉각 |
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