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담금질 시뮬레이션의 현상과 전망 - 냉각특성과 데이터베이스 -

전문가 제언: ○ 열처리 과정을 컴퓨터로 모사하는 소프트웨어 기술인 열처리 시뮬레이션을 사용하면 열처리 대상물의 형상과 재료특성, 경계조건 등에 따라 온도, 조직, 응력, 변형, 경도 등을 시시각각으로 예측하는데 활용할 수 있다. 시뮬레이션에는 유체역학, 열전달, 냉각과 응고, 야금학, 그리고 컴퓨터의 수치계산력 등의 다양한 기술과 유한요소법이 필요하며, 시뮬레이션의 열전달해석을 위해서는 변태에 의한 잠열을 고려해야 한다.

○ 담금질 열처리에서 변형은 열처리 중에 고체 내부에서 일어나는 결정의 비틀림, 전위에 의한 미끄러짐, 온도변화에 의한 원자 간 거리의 변동, 상 변태에 의한 결정구조의 변화 등에 의해 발생하므로 열처리 시뮬레이션을 통해 이들 요소들이 미치는 영향을 정밀하게 분석하면 변형을 포함한 열처리 결함을 방지하는데 큰 도움을 받을 수 있다.

○ 열처리 과정 중의 냉각속도는 소재 내부의 응력수준, 비평형 상태에서의 금속조직 상태, 열처리 변형 등에 영향을 미친다. 이와 관련하여 열처리에 의한 정상 상태와 천이 응력, 열응력의 계산과 측정, 열충격에 관한 연구와 연관된 열전달과 열가공 모델링 분야에 대한 유한요소 분석과 시뮬레이션이 필요하다. 또한 잔류응력의 예측과 측정, 잔류응력의 감소를 위한 방법, 잔류응력의 열탄성과 열 점성탄성 등 잔류응력 분야에 대한 유한요소 분석과 시뮬레이션도 함께 수행해야 한다.

○ 담금질 열처리 중의 소성변형과 온도변화가 재질변화에 미치는 영향, 소성변형과 온도변화가 조직변화에 미치는 영향, 그리고 조직변화가 재질변화에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 사전에 파악하여 담금질 열처리에 적용하면 양질의 결과를 얻을 수 있을 것이다.

○ 국내 기계류 부품의 품질을 높이고 대외경쟁력을 확보할 수 있도록 열처리 공정을 포함한 용접, 단조 등의 생산기반 기술 분야에 대한 전산 시뮬레이션 기술을 적극적으로 개발할 필요가 있다. 본고에서 제공하는 “담금질 시뮬레이션의 현상과 전망, 냉각특성과 데이터베이스”에 대한 정보는 열처리 기술을 발전시키는데 좋은 참고 자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

저자: Michiharu NARAZAKI
자료유형: 학술정보