어닐링(annealing), 풀림

 

 

 

어닐링(annealing)

 

풀림이라고도 한다. 재료를 고온으로 장시간 유지시킨 후 서서히 냉각하는 열처리를 말한다. 

주로 기계적 물성치 (때로는 화학적 구성)을 변경하여 연성을 증가시키고 경도를 낮추고 가공성을 높히는 공정이다. 

 

 

목적

 

잔류 응력의 제거

연성, 인성의 향상

특정한 미세구조의 형성

 

 

단계

상온에서 특정 온도까지의 가열 (재결정 온도 이상)

그 온도에서의 유지

보통 상온까지의 냉각

 

이들 공정에서 시간은 중요한 매개변수이다. 가열과 냉각시, 내부와 외부 사이에는 온도 구배가 생기는데 온도 변화가 너무 크면 온도 구배와 이에 따른 열응력이 생기며, 처리물의 변형 또한 심한 경우 균열이 일어날 수 있다. 또한, 어닐링 시간은 상변태가 가능하도록 충분히 길어야 한다. 

 

 

종류 

 

완전어닐링 (Full annealing)

 

천천히 가열하여 (그리고 오랜 시간 동안) 재질을 모두 오스테나이트나 오스테나이트-세멘타이트 상으로 만들고 로에서 천천히 식혀서 (시간당 20도씨) 약 50도씨로 만든다. 그리고 상온에서 자연대류로 식힌다. 재질은 부드럽고 연성이 높아진다.

 

노멀라이징 (Normalizing)

 

불림이라고도 한다.

 

가열하여 모든 조직을 오스테나이트 상으로 만들고 로에서 꺼내 상온에서 자연대류 (걍 방치해버리면 된다.)로 냉각하여 재질은 부드러워진다. 이 과정은 로의 냉각을 조절하는 완전 어닐링 보다는 저렴하다.

 

완전 어닐링은 노멀라이징보다 이 부드러움의 정도가 전체적으로 균일하다. 왜냐하면 완전 어닐링은 로의 냉각 속도를 조절해서 균일하게 식히니까 그렇다 (이래서 완전 어닐링 공정이 더 비싸진다.). 즉 노말라이징은 완전 어닐링 보다 냉각이 균일하지 않고 형상에 따라 재질의 물성치가 바뀔 수가 있다. 이러한 단점은 기계가공을 더 어렵게 하므로 돈 더 들여 완전 어닐링을 하는 것이 좋다 (역시 비싼게 좋다).

 

 

응력 완화 (Stress relief) 

 

대형 주조물, 용접된 부분, 냉간 가공된 재질의 잔류 응력을 완화시켜 준다. 600~650도씨 까지 가열한 후에 1시간 이상 유지시키고 상온에서 천천히 냉각한다. 

 

 

구상화 (Spheroidizing, 스페로이다이징) 

 

후에 기계가공이 되거나 냉간 가공되는 고탄소강 (탄소함량이 0.6% 이상) 을 위한 어닐링 공정이다. 인성, 가공성 등이 향상된다.

 

 

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참고문헌

 

http://www.efunda.com/processes/heat_treat/softening/annealing.cfm

 

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%96%B4%EB%8B%90%EB%A7%81

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Annealing_(metallurgy)