QT 열처리(Quenching/Tempering) : 심층적인 이해를 위한 Q&A

 이번 내용은 실제로 열처리를 하는 실무자는 이해하고 있을 것이나, 열처리를 사용하는 사용자 입장에서는 잘 모르고 있는 심층적인 내용에 대해 알아본다.  이 자료로 조금더 QT 열처리에 대한 이해가 높아 질 것이다.

 

1. 탄소강과 합금강의 차이

  1) 탄소강이란? : 철과 탄소의 합금으로 탄소 함량이 0.02~2.11% 인것을 말한다.

                       EX) SM20C, SM45C, SS400 등

 

  2) 합금강이란 : 합금원소가 많으면 고합금강, 적으면 저합금강이라고 한다.

                       EX) 스텐인레스강, 스프링강, 베어링강, 쾌삭강, 내열강, 초합금강, 규소강 등

 

  Mn, Ni, Cr, Mo 등의 합금이 포함된 강은 열처리에 의해 그 특성이 비로소 발휘된다.

 

 

 

2. 합금강이 탄소강 보다 경도가 높다?

  : 담금질의 경도는 C 함유량이 높을 수록 크게 경화된다.

    합금강에 포함되어 있는 Mn, Ni, Cr, Mo 등의 합금원소는 주로 경화 심도를 깊게 하기 위하여 첨가하는 것이다.

    (※경화능 : 경화 심도를 크게하는 성질)

    따라서 SCM440이 SM45C 보다 심도까지 경화가 잘되긴 하지만 최대 경도는 SM45C 보다 작다.

    합금강이라고 해서 반드시 경도가 더 높은 것이 아니라 경화능을 고려할때 목적에 따라 다른 쓰임새라고 생각을 해야한다. 탄소강의 상위버전이 합금강이 아니라는 뜻이다.

 

 

 

3. 같은 재질이면 재료의 크기에 관계 없이 동일한 경도를 얻는가?

  : 담금질의 경화는 재료가 클수록 나빠진다. 일정 크기 이상이 되면 표면에서 경화는 되지만 내부에서는 냉각속도가 늦어져서 경화가 되지 못하고 만다. 이와 같이 경화가 나빠지는 정도를 좌우하는 것이 강의 경화능이다. 부품이 크고 내부까지 경화되는 것을 원한다면 S45C 보다는 SCM440이 유리하다. 일반적으로 탄소강은 표면에서 수mm 밖에 경화되지 않는다.

 

 

 

 

4. 담금질후 템퍼링을 하지 않으면?

  : 담금질한 그대로의 강의 경도는 높고 또한 취성도 함께 높아진다. 따라서 담금질만 한 강은 인장강도가 매우 낮다. 이는 담금질 할때 생기는 잔류 응력 때문인데 템퍼링은 이런 응력을 풀어주는 역할을 한다. 템퍼링 온도는 200도씨 이상이면 잔류응력이 50%이상이 제거되기 때문에 반드시 200도씨 이상에서 템퍼링하는 과정이 필요하다.

 

 

 

5. QT 이후 기계적 성질은 경도만으로 평가하면 되는가?

 : 담금질이 잘 되지 않았을 경우 적절한 경도 값을 얻었을 때 보증되는 항목은 인장강도 뿐이다. 항복강도, 연신율, 비틀림, 충격치, 피로강도 등은 담금질이 잘되었을 경우와 비교했을 때 차이가 난다. 매우 중요한 부품이라면 시험편을 취출하여 이와 같은 테스트를 통해 데이터를 남기는 것이 확실하다.

 

 

 

6. 담금질을 다시하는 횟수는 2회까지 허락되는가?

 : 담금질 하였는데 경도가 나오지 않을 때, 템퍼링하여 너무 연화되었을 경우에는 2회 한도로 다시 담금질을 하여도 되나, 그 이상이 되면 균열발생 가능성이 매우 높아지므로 지양하는 것이 좋다.