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급속냉각기술의 현황과 전망

전문가 제언: ○ 담금질(quenching)은 재료의 기계적 성질을 향상시키기 위한 방법인데 담금질의 종류와 공정에 따라 재료의 성질이 크게 달라지기 때문에 항상 완전하게 수행되도록 노력해야 한다. 100%의 마텐자이트(martensite, 담금질 강철의 주요 경도 성분)를 얻기 위해서는 많은 요인들을 모두 만족시켜야 한다. 강철에 포함된 탄소비율(%)과 담금질의 경도는 서로 비례하고 탄소비율이 높으면 담금질 경도가 높아진다. 따라서 탄소비율에 따라 마텐자이트의 담금질 경도를 알 수 있으므로 담금질 경도를 계측하면 마텐자이트가 이루어진 비율을 알 수 있다.

○ 마텐자이트 변태는 온도 의존성이 높아 열처리를 할 경우에 담금질 공정이 완전하게 이루어지도록 해야 하며 각각의 조건을 충족해야만 원하는 담금질을 이룰 수 있다. 담금질은 질량효과가 나타나고 또한 이 효과가 담금질의 성질에 영향을 미친다. 담금질 설계에서 질량효과를 고려하지 않으면 담금질의 성질 분석이나 담금질 물질의 표면산화, 경도의 정확한 값을 구할 수 없다.

○ 특히 담금질 물질의 표면에 산화, 탈탄이 존재하면 표면의 담금질 경도가 정확하게 구해지지 않는다. 표면에 산화스케일이 덮여 있으면 냉각 시에 냉각제와 접촉 불량이 발생하여 담금질이 불완전하게 된다. 산화스케일은 노 내에서 발생하기도 하기 때문에 가열에 주의하면서 스케일이 생기면 신속하게 제거해 주어야 한다. 담금질의 냉매는 물, 기름, 폴리머계통 및 가스 등이 이용되고 있는데 그 선택은 담금질의 온도나 형상에 따라 달라질 수밖에 없다.

○ 담금질의 냉각에서 일반적으로 완만한 냉각이 담금질의 균열을 방지하는 것으로 알려져 있는데 이 자료에서는 물을 냉매로 하는 IQ법(Intensive Quenching Process)을 이용하면 균열과 불균일한 변형을 방지하면서도 가열된 강철의 급속냉각이 가능하다는 점을 밝히고 있다. IQ법은 환경영향이 우수하고 비용이 적게 들며 침탄시간을 단축할 수 있다고 한다. 우리나라에서도 강철의 제조기술과 함께 담금질 균열의 방지 방법으로서 물-기름 담금질, 산화방지 담금질 등의 기술이 개발되어 있으며 이러한 열처리기술은 선진국 수준에 도달해 있다.

저자: T.Naito
자료유형: 학술정보