구상화 풀림에 대해 알아 보자

구상화 풀림이란?

일반적으로 강의 4대 열처리는 담금질, 뜨임, 불림, 풀림입니다.
그리고 세부적으로 들여다 보면 풀림은 공정 풀림, 응력제거 풀림, 완전 풀림, 구상화 풀림이 있습니다.
그 중에서도 구상화 풀림은 사용하는 강종의 피절삭성 및 기계가공성 향상을 위해서 적용이 됩니다.
엔지니어 입장이라면, 강종에 따른 구상화 풀림에 대한 기본적인 이해를 바탕으로 이 공정이 적정한지에 대한 판단을 할 수 있어야 하고 구상화 풀림 열처리 사이클을 설계할 수 있어야 합니다.
이 구상화 풀림에 대한 기초가 되는 내용에 대해서 오늘은 알아 볼까 합니다. 어렵지 않습니다ㅎ


1. 개요
1) 강내에 펄라이트를 구성하는 층상 시멘타이트 혹은 망상으로 나타나는 초석 시멘타이트가 존재 하면 기계가공성이 저하 되고, 퀜칭 시 균열, 변형이 쉽게 발생하게 됩니다.
2) 즉 소성가공 이나 절삭 가공을 쉽게 하고, 기계적 성질을 개선하기 위해서 또는 균열, 변형을 방지할 목적으로 탄화물을 구상화 시키는 열처리를 구상화 풀림이라고 합니다.

2. 구상화 풀림의 이해
구상화 풀림은 적용하는 강재에 따라 일반적으로 그 방법을 달리하게 됩니다(보통은 C의 함유량에 따름)

1)고탄소 공구강  및 고속도 공구강
고탄소 공구강, 고속도 공구강 등에 적용 용 구상화 풀림은 강의 내 충격 및 내피로 특성 향상을 목적으로 수행하게 됩니다.
이는 아래와 같은 이유때문인데요.
(1) 망상의 탄화물과 펄라이트 조직 중의 시멘타이트는 충격에 취약 하기 때문에 망상의 탄화물과 층상의 펄라이트 조직 중의 시멘타이트를 구상화 시킴으로서 절삭상 향상을 기대할 수 있기때문입니다
(2) 그리고 구상화 소둔 된 강을 QT 처리 시 고경도, 내마모성 +어느정도의 강인성을 가지는 강을 확보 가능 합니다

2) 중탄소 이하의 강
중탄소 이하의 강에 적용하는 구상화 풀림은 소성변형능 확보 및 피 가공성 확보를 목적으로 수행하게 됩니다
(1) 펄라이트내에 존재하는 시멘타이트를 구상화 시킴
(2) 재료는 소성변형이 가능하도록 충분히 연화 됨(펄라이트 조직내에 있는 시멘타이트가 구상화 되며, 펄라이트가 유기적으로 연결됨)
(3) 풀림과 다르게 완전히 연화 된 것은 아니기 때문에 피가공성도 있음

아래의 조직은 구상화 된 조직입니다.

구상화조직

3. 구상화풀림 방법
아래의 사이클은 기능장이나 산업기사 등을 공부할 때 종종보신 열처리 사이클입니다. 외울때 이 5가지를 보통 외우죠
그리고 이 5가지의 그래프를 이용하여 열처리 사이클을 설계하기도 합니다.

1) 퀜칭 또는 냉간 가공 된 강 및 아 공석강에 적용(냉간 가공 30% 이상)
Ac1 직하인 650 ~ 700℃의 온도 범위에서 가열, 유지시킨 후에 냉각한다. 이 방법은 냉간 가공 하거나 또는 담금질한 재료에 대해서 적용. 조대한 망상 Cementite는 이 방법으로 구상화 되지
않음

2) 아 공석강 적용
A1 변태점을 경계로 하여 그 직상 및 직하 온도를 여러 번 가열, 냉각해 준다. A1 변태점 이상으로 가열 하는 것은 망상 Cementite를 절단하기 위한 것이고 직하는 구상화하기 위한 것.
이 방법은 작은 공구의 Cementite를 빨리 구상화 하는데 사용

3) 망상 탄화물이 존재하는 과공석강
Ac3 또는 Acm 점 이상으로 가열 하고 Cementite를 완전히 고용한 후 급랭하여 망상 Cementite의 석출을 저지한 후에 또다시 가열하여 1, 2의 방법으로 구상화

4, 5) 서냉법 또는 항온 변태법 (탄소공구강에 적용)
Ac1 점 이상 Acm 점 이하의 온도에서 가열한 후, Ar1 점 이하까지 서냉한다. 또는 Ar1 점 이하의 어떤 온도로 유지하고 변태가 완료하면 냉각한다.


정리하는 말
1) 다양한 열처리 강종에 대해서 구상화 공정을 수행하고 있으며, 공구강의 경우 절삭성 향상 및 기계적 물성치를 개선하기 위한 목적으로 주로 사용 하고 아 공석강의 경우 구상화 풀림 후
냉간 가공이 필요할 경우 사용합니다.
2) 구상화 소둔 풀림은 상당한 시간이 소요 되는 공정입니다. 그렇기때문에 최근 산업현장에서는 구상화율을 빠른 시간내 도달하여 품질에 영향을 주지 않는 조건을 확보하는데 많은 노력을 기울이고 있습니다.(일반적으로는 가열시간 유지시간 냉각속도 등을 조정하고 있음)