금속의 열처리 (heat treatment)

금속의 열처리 (heat treatment)

열처리는 금속 재료를 가열 혹은 냉각하여 원하는 기계적 물성을 얻는데 사용된다. 간혹 화학적 성질을 바꾸는데도 활용된다.

(쉽게 설명하면 빵을 굽는 것과 같다. 같은 식빵이라도 토스트기에 구우면 바삭바삭해지고 전자랜지에 돌리면 질겨지는 것과 유사하다.)

이외에도 용접에 의한 잔류 응력을 감소시키는데 사용되기도 한다.

어떠한 재료는 열처리에 의해 기계적 물성의 변화가 없으며 어떠한 재료는 열처리에 따라 물성이 크게 변한다.

따라서 열처리에 영향을 받는 재료를 표기하려면 재료명 뒤에 열처리 번호를 반드시 써줘야 한다. 열처리 번호는 여러 규격에 따라 표시 방식이 틀리다. 

대부분 금속 재료를 만드는 회사 (예. 포스코) 홈페이지에 열처리 규격에 따른 열처리 과정(온도, 시간, 방법)과 기계적 성질에 대한 정보를 제공해준다.

열처리는 학부과정기준으로 기계공학과에서는 간단히 다루고 금속(재료)공학과에서 자세히 다룬다.

이론적으로 들어가면 복잡하므로 여기서는 기계 설계자에게 필요한 수준에서 간단한 소개만 한다. 

풀림(annealing)

풀림은 다소 일반적인 말로 특정온도까지 가열하고 냉각하여 미세구조를 개선시키는 과정이다. 보통 냉각 과정은 서서히 하며 냉간 가공을 거친 제품을 무르게 하고, 가공성을 높히고 전기적 전도성을 향상시키는데 사용된다. 

불림(normalizing) 이라고 하는 열처리도 일종의 풀림 과정이다. 불림은 금속 결정의 크기와 구성을 균일하게 하는 목적으로 사용된다. 

담금질(quenching)

빠른 속도로 금속을 냉각시키는 과정으로 철금속은 경화시키고 비철 금속은 연화시킨다.

뜨임(tempering)

대부분의 경우, 담금질된 부품의 취성을 낮추는데 사용된다.