KR101336770B1 - 열처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열처리 방법에 관한 것으로 소성 단조 공정에 의해 반가공된 소재를 가공 후 바로 잔류하는 잠열을 이용하여 부분적으로 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유에 담금질하여 1차 열처리하는 제 1 단계와, 상기 부분적으로 1차 열처리된 소재가 열처리되지 않은 부분의 열에 의해 오스테나이트 온도 이상으로 상승된 상태에서 상기 소재 전체를 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유 또는 비수용성 열처리유에 담금질하여 2차 열처리하는 제 2 단계와, 상기 마르텐사이트 변태 시작 온도로 담금질된 소재를 뜨임(tempering)하여 안정화시키는 제 3 단계를 포함한다. 따라서, 소성 단조 공정 후 소재에 잔류하는 잠열을 이용하거나 또는 소재를 열처리 가능 온도로 1번만 가열하고 1차 및 2차 열처리를 진행하므로 에너지의 소비를 감소시킬 뿐만 아니라 가열 공정 수를 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 열처리 방법에 관한 것으로서, 특히, 반가공된 소재의 특징에 따라 부분마다 서로 다른 경도를 갖도록 하는 열처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속 가공에 있어서 열처리는 부품 또는 제품 등의 소재의 경도 및 조직의 균일성을 갖도록 하며 기계 가공성 및 물성 값을 확보하도록 한다. 이러한 열처리 과정은 소성 단조 공정에 의해 반가공된 부품 또는 제품 등의 소재의 전체를 균일하게 진행하고, 이 후에 열처리된 반가공된 부품 또는 제품 등의 소재를 미세 정밀 가공한 후 특정 부분을 고주파등의 열처리를 통하여 경도를 향상시켜 내마모성을 증가시켜 최종부품 또는 제품을 완성하였다.
상기에서 소성 단조 공정시 소재를 가열시키며 또한 부품 전체를 열처리 공정에서 다시 가열시키고 정밀기계 가공 후 다시 고주파 등의 열처리시 부품의 특정 부분에 다시 한번 가열하는 복잡한 공정에 의해 기계 가공을 용이하게 하면서 최조 부품 또는 제품의 경도를 향상시켜 내마모 특성을 향상시키면서 기계 가공을 용이하게 하고 있다.
그러므로, 단조 공정에 의해 반가공된 부품 또는 제품 등의 소재가 특징에 따라 부분마다 불균등하게 열처리하여 서로 다른 경도를 갖도록 하여 마모 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 미세 정밀 가공을 용이하게 하는 방법이 개발되었다.
종래의 반가공된 부품 또는 제품 등의 소재를 부분마다 서로 다른 경도를 갖도록 불균등하게 열처리하는 기술이 대한민국 등록특허 제 10-0614937 호(발명의 명칭 : 오스템퍼링 열처리방법)이 개시되어 있다.
상기 종래 기술은 구상흑연주철로 이루어진 소재를 오스템퍼링 열처리하는 방법에 있어서, 소재를 예열하는 예열 단계와; 소재의 특정부분만 국부적으로 오스테나이트화(Austenitizing)될 수 있도록 예열된 소재를 유도가열에 의한 방법으로 급가열하고 등온처리하는 등온열처리단계와; 소재의 표면을 냉각시켜 베이나이트화시키는 퀀칭 단계와; 소재 표면의 베이나이트 조직을 안정적으로 만들어주도록 등온 유지시키는 템퍼링 단계를 포함한다.
상기에서 예열 단계에서 소재는 500℃ 내지 600℃ 범위의 온도로 예열하며, 등온열처리단계에서 소재는 890℃ 내지 930℃ 범위의 온도로 1분 내지 10분 동안 등온가열처리된다. 등온열처리단계는 소재를 짧은 시간 동안 유도 가열하는 것으로 국부적인 오스템퍼링 열처리 시간을 단축하여 에너지 소모를 대폭적으로 절감시킬 수 있다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 열처리 방법은 소재 전체를 예열하는 예열 단계와 예열된 소재를 특정부분만 국부적으로 오스테나이트화(Austenitizing)될 수 있도록 유도 가열하고 등온처리하는 등온열처리단계의 2번 가열하므로 에너지 소모가 많으면서 공정이 복잡한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 에너지 소모를 감소시킬 수 있는 열처리 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 공정이 간단한 열처리 방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 방법은 소성 단조 공정에 의해 반가공된 소재를 가공 후 바로 잔류하는 잠열을 이용하여 부분적으로 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유에 담금질하여 1차 열처리하는 제 1 단계와, 상기 부분적으로 1차 열처리된 소재가 열처리되지 않은 부분의 열에 의해 오스테나이트 온도 이상으로 상승된 상태에서 상기 소재 전체를 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유 또는 비수용성 열처리유에 담금질하여 2차 열처리하는 제 2 단계와, 상기 마르텐사이트 변태 시작 온도로 담금질된 소재를 뜨임(tempering)하여 안정화시키는 제 3 단계를 포함한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열처리 방법은 소성 단조 공정에 의해 반가공되고 냉각된 소재를 열처리 가능 온도로 가열하는 제 1 단계와, 상기 가열된 소재를 부분적으로 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유에 담금질하여 1차 열처리하는 제 2 단계와, 상기 부분적으로 1차 열처리된 소재가 열처리되지 않은 부분의 열에 의해 오스테나이트 온도 이상으로 상승된 상태에서 상기 소재 전체를 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유 또는 비수용성 열처리유에 담금질하여 2차 열처리하는 제 3 단계와, 상기 마르텐사이트 변태 시작 온도로 담금질된 소재를 뜨임(tempering)하여 안정화시키는 제 4 단계를 포함한다.
상기에서 수용성 열처리유는 PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinyl pyrrolidone), PSA(Polysodium acrylate), PEG(Polyethylene glycol), PSMI(Polysodium isobutylene maleate), PEOX(Polyethylozxazoline), PAM(Polyamide) 및 PAG(Polyalkylene glycol) 중에서 선택된 어느 하나가 사용되고 비수용성 오일는 고온용 유용성 열처리유 및 저온용 열처리유 중에서 선택된 어느 하나가 사용된다.
상기에서 1차 및 2차 열처리 후 별도의 열처리를 추가하여 더 진행할 수 있다.
상기에서 소재의 조직 안정화 공정은 150 ∼ 250℃ 정도의 온도로 60 ∼ 300분 동안 뜨임하여 진행한다.
따라서, 본 발명은 소성 단조 공정 후 소재에 잔류하는 잠열을 이용하거나 또는 소재를 열처리 가능 온도로 1번만 가열하고 1차 및 2차 열처리를 진행하므로 에너지의 소비를 감소시킬 뿐만 아니라 가열 공정 수를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 열처리 방법을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 다른 실시 예에 따른 열처리 방법을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 다른 실시 예에 따른 열처리 방법을 도시한 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리 방법은 소성 단조 공정에 의해 반가공된 부품 또는 제품을 냉각시키지 않고 잔류하는 잠열을 이용하여 열처리하는 것이다.
단계 1(S11)을 참조하면, 소성 단조 공정에 의해 반가공된 부품 또는 제품 등의 소재를 가공 후 바로 잔류하는 잠열을 이용하여 부분적으로 담금질(quenching)하여 1차 열처리한다. 상기에서 단조 소성 가공하기 위하여 소재의 환봉을 1150 ∼ 1200℃ 정도의 온도로 가열하는데, 이 단조 소성된 소재에는 잠열이 950 ∼ 1050℃ 정도의 온도로 잔류한다. 이에, 잠열을 갖는 소재를 부분적으로 수용성 열처리유 또는 물 등에 0.1 ~ 10분 정도 담금질하여 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 1차 열처리한다. 상기에서 수용성 열처리유는 PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinyl pyrrolidone), PSA(Polysodium acrylate), PEG(Polyethylene glycol), PSMI(Polysodium isobutylene maleate), PEOX(Polyethylozxazoline), PAM(Polyamide) 및 PAG(Polyalkylene glycol) 등 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다. 이때, 소재는 1차 열처리된 부분만 경도가 증가된다.
단계 2(S12)를 참조하면, 부분적으로 1차 열처리된 소재를 PVA, PVP, PSA, PEG, PSMI, PEOX, PAM 및 PAG 등의 수용성 열처리유 중에서 선택된 어느 하나의 수용성 열처리유, 또는, 고온용 및 저온용 등의 유용성 열처리유 중에서 선택된 어느 하나의 유용성 열처리유에 담금질하여 2차 열처리한다.
상기에서 부분적 담금질에 의해 1차 열처리된 소재는 담금질된 부분은 경도가 높아지며 열처리되지 않은 부분은 약 725℃ 이상의 오스테나이트 온도 이상의 잠열이 존재한다. 따라서, 1차 열처리된 소재를 2차 열처리 공정을 진행할 수 있게 된다.
상기에서 2차 열처리는 부분적으로 1차 열처리된 소재 전체를 재차 0.1 ~ 10분 정도 담금질하여 마르텐사이트 변태 온도까지 진행한다. 이에 의해, 2차 열처리된 소재는 경도가 높아지는데, 1차 및 2차 열처리에 의해 2번 열처리 된 부분이 2차 열처리만 되어 1번 열처리 된 부분 보다 경도가 높게 된다.
상기에서 1차 및 2차 열처리는 소성 단조 공정 후 소재에 잔류하는 잠열을 이용하므로 소재를 가열하기 위한 별도의 에너지와 공정이 필요하지 않으므로 에너지 소모와 공정을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기에서 소재를 담금질하여 1차 및 2차 열처리하는 것으로 설명하였으나 필요에 의해 담금질에 의한 열처리를 더 진행할 수도 있다.
단계 3(S13)을 참조하면, 2차 열처리된 소재를 저온에서 뜨임(tempering)하여 경화로 생긴 조직을 변태 또는 석출을 진행시켜 안정화시킨다. 상기에서 소재의 조직 안정화 공정은 150 ~ 250℃ 정도의 온도로 60 ∼ 300분 정도 이상 뜨임하여 진행한다.
상기에서 소재에 열을 가하지 않고 소성 단조 가공 후 바로 소재에 잔류하는 잠열을 이용하여 열처리하므로 에너지의 소모를 감소시킬 수 있으며 열을 가하는 공정을 진행하지 않으므로 공정을 감소시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명에 따라 열처리한 소재는 1차 열처리만을 진행한 부분을 보링, 각삭 및 드릴 등의 정밀 가공에 의해 부품 또는 제품을 완성하는데, 1차 열처리만을 진행한 부분의 경도가 크지 않으므로 정밀 가공이 용이하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열처리 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 열처리 방법은 소성 단조 공정에 의해 반가공되고 냉각된 부품 또는 제품을 열처리하는 것이다.
단계 1(S21)을 참조하면, 소성 단조 공정에 의해 반가공되고 냉각된 부품 또는 제품 등의 소재를 열처리 가능 온도, 예를 들면, 750 ∼ 850℃ 정도의 온도로 가열한다.
단계 2(S22)를 참조하면, 단계 1(S21)에서 가열된 소재를 부분적으로 수용성 열처리유 또는 물 등에 0.1 ~ 10분 정도 담금질하여 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 1차 열처리한다. 상기에서 수용성 열처리유는 PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinyl pyrrolidone), PSA(Polysodium acrylate), PEG(Polyethylene glycol), PSMI(Polysodium isobutylene maleate), PEOX(Polyethylozxazoline), PAM(Polyamide) 및 PAG(Polyalkylene glycol) 등 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다. 이때, 소재는 1차 열처리된 부분만 경도가 증가된다.
단계 3(S23)을 참조하면, 부분적으로 1차 열처리된 소재를 PVA, PVP, PSA, PEG, PSMI, PEOX, PAM 및 PAG 등의 수용성 열처리유 중에서 선택된 어느 하나의 수용성 열처리유, 또는, 고온용 및 저온용 등의 유용성 열처리유 중에서 선택된 어느 하나에 담금질하여 2차 열처리한다.
상기에서 부분적 담금질에 의해 1차 열처리된 소재는 담금질된 부분은 경도가 높아지며 열처리되지 않은 부분은 약 725℃ 이상의 오스테나이트 온도 이상의 잠열이 존재한다. 따라서, 1차 열처리된 소재를 2차 열처리 공정을 진행할 수 있게 된다.
상기에서 부분적 담금질에 의해 1차 열처리된 소재는 담금질되지 않은 부분의 높은 온도가 담금질되어 냉각된 부분으로 확산되어 전체적으로 균일하게 오스테나이트 온도 이상으로 상승된다. 그러므로, 온도가 상승된 소재는 열처리가 가능하게 된다.
상기에서 2차 열처리는 부분적으로 1차 열처리된 소재 전체를 0.1 ∼ 10분 정도 담금질하여 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 진행한다. 이에 의해, 2차 열처리된 소재는 경도가 높아지는데, 1차 및 2차 열처리에 의해 2번 열처리 된 부분이 2차 열처리만 되어 1번 열처리 된 부분 보다 경도가 높게 된다.
상기에서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 열처리 방법은 소재를 열처리 가능 온도로 1번만 가열하고 1차 및 2차 열처리를 진행하므로 에너지의 소비 및 공정을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기에서 소재를 담금질하여 1차 및 2차 열처리하는 것으로 설명하였으나 필요에 의해 담금질에 의한 열처리를 더 진행할 수도 있다.
단계 4(S24)을 참조하면, 2차 열처리된 소재를 저온에서 뜨임(tempering)하여 경화로 생긴 조직을 변태 또는 석출을 진행시켜 안정화시킨다. 상기에서 소재의 조직 안정화 공정은 150 ∼ 250℃ 정도의 온도로 60 ∼ 300분 정도 뜨임하여 진행한다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하나의 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (6)
- 소성 단조 공정에 의해 반가공된 소재를 가공 후 바로 잔류하는 잠열을 이용하여 부분적으로 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유에 담금질하여 1차 열처리하는 제 1 단계와,
상기 부분적으로 1차 열처리된 소재가 열처리되지 않은 부분의 열에 의해 오스테나이트 온도 이상으로 상승된 상태에서 상기 소재 전체를 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유 또는 비수용성 열처리유에 담금질하여 2차 열처리하는 제 2 단계와,
상기 마르텐사이트 변태 시작 온도로 담금질된 소재를 뜨임(tempering)하여 안정화시키는 제 3 단계를 포함하는 열처리 방법.
- 소성 단조 공정에 의해 반가공되고 냉각된 소재를 열처리 가능 온도로 가열하는 제 1 단계와,
상기 가열된 소재를 부분적으로 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유에 담금질하여 1차 열처리하는 제 2 단계와,
상기 부분적으로 1차 열처리된 소재가 열처리되지 않은 부분의 열에 의해 오스테나이트 온도 이상으로 상승된 상태에서 상기 소재 전체를 마르텐사이트 변태 시작 온도까지 수용성 열처리유 또는 비수용성 열처리유에 담금질하여 2차 열처리하는 제 3 단계와,
상기 마르텐사이트 변태 시작 온도로 담금질된 소재를 뜨임(tempering)하여 안정화시키는 제 4 단계를 포함하는 열처리 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 상기 수용성 열처리유는 PVA(Polyvinyl alcohol), PVP(Polyvinyl pyrrolidone), PSA(Polysodium acrylate), PEG(Polyethylene glycol), PSMI(Polysodium isobutylene maleate), PEOX(Polyethylozxazoline), PAM(Polyamide) 및 PAG(Polyalkylene glycol) 중에서 선택된 어느 하나가 사용되는 열처리 방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 비수용성 열처리유는 고온용 유용성 열처리유 및 저온용 열처리유 중에서 선택된 어느 하나가 사용되는 열처리 방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 1차 및 2차 열처리 후, 1차 또는 2차 또는 1차와 2차 열처리 중 어느 하나의 담금질 열처리를 더 진행하는 열처리 방법.
- 청구항 1에 있어서 상기 소재의 조직 안정화 공정은 150 ∼ 250℃ 정도의 온도로 60 ∼ 300분 동안 뜨임하여 진행하는 열처리 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101949376B1 (ko) * | 2018-12-19 | 2019-05-21 | 우제호 | 트롤리 체인 부품의 직접 담금질 시스템 및 이를 이용한 트롤리 체인 부품 제작 방법 |
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| JP2005054989A (ja) | 2003-07-22 | 2005-03-03 | Nissan Motor Co Ltd | サイレントチェーン用焼結スプロケットおよびその製造方法 |
| JP2006219726A (ja) | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Nsk Ltd | 転がり軸受の軌道輪の製造方法 |
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