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제목	기계재료의 열처리

분류	기계제도교실 > 기계재료	작성일	2006.06.20

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작성자	admin	다운로드

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■ 기계재료의 열처리

1. 강의 열처리

강은 가열(heating)과 냉각(cooling)을 어떻게 하는가에 따라 여러 가지 기계적, 물리적 성질을 가지게 할 수 있다. 이것을 열처리(heat treatment)라고 한다.
• 풀림(annealing): 강을 연하게 하거나 전성 및 연성을 높이기 위하여 약 750~1000℃까지 가열한 후 가열 노(furnace) 내에서 천천히 식히는 열처리이다.
• 불림(normalizing): 강을 표준상태로 하기 위한 열처리이며 조직을 균일하게 하고 기계적 성질을 향상시킨다. 강을 약 700~1100℃까지 가열한 후 공기 중에서 냉각시킨다.
• 담금질(quenching): 강을 강하게 하거나 경도를 높이기 위하여 약 750~950℃까지 가열한 다음 물 또는 기름 등에 넣어서 급랭시키는 조작이다.
• 뜨임(tempering): 내부 응력을 제거하고 인성을 개선하기 위하여 담금질한 소재를 다시 가열한 다음 냉각시키는 열처리이다. 담금질한 강은 반드시 뜨임 한 다음에 사용해야 한다.
• 강의 표면 경화(surface hardening): 표면만을 단단하게 하고 내부는 강인한 성질을 가지도록 하는 열처리이다. 다음과 같은 방법이 있다.
  • 화염 경화법(flame hardening): 산소-아세틸렌가스 불꽃을 사용하여 강의 표면을 담금질 온도로 가열한 다음 급랭시켜 재료의 표면만을 담금질하는 방법이다.
  • 고주파 경화법(induction hardening): 고주파 전류를 이용하여 일정한 두께의 표면만을 가열한 후 급랭시키는 방법으로, 기어 또는 복잡한 모양의 부품들을 부분적으로 경화시킬 수 있으며 주로 대량생산에 많이 쓰인다.
  • 침탄 담금질법(carbonizing): 제품의 표면에 탄소를 침투시켜 탄소량을 높이는 침탄 처리를 한 다음 담금질하여 표면을 경화시키는 방법이다. 침탄에는 목탄, 코크스(coke)를 사용한 고체 침탄법과 메탄가스 또는 프로판가스를 사용한 가스 침탄법이 있다.
  • 질화법(nitriding): 강을 암모니아 가스 중에서 고온으로 장시간 가열하면 질소와 철이 화합하여 표면이 매우 단단한 질화층이 생긴다.

2. 기계재료의 경도 시험

기계재료의 기계적 성질을 알아보기 위한 시험에는 인장 시험(tensile test), 경도 시험(hardness test), 충격 시험(impact test) 등이 있으며, 경도 시험에는 다음과 같은 종류가 있다.
• 브리넬 경도(HB, Brinell hardness): 일정한 크기의 강 구(steel ball)를 사용하여 일정한 하중으로 시험편을 눌러, 이 때 생긴 자국의 넓이로 하중을 나눈 값으로 경도를 나타낸다.
• 비커스 경도(HV, Vicker's hardness): 브리넬 경도와 같은 원리이지만 강 구 대신 다이아몬드 사각뿔을 사용하며, 매우 단단한 강 또는 정밀가공 부품, 얇은 판 등을 시험하는 데 사용된다.
• 로크웰 경도(HR, Rockwell hardness): 단단한 재료에는 다이아몬드 원뿔을, 연한 재료에는 강 구를 사용한다. 일정한 하중으로 눌러 자국의 깊이로 경도를 구한다. 시험기의 계기에서 경도를 직접 읽을 수 있다. 측정이 비교적 간단하므로 소재와 제품 등을 시험하는데 사용된다.
• 쇼어 경도(HS, Shore hardness): 끝에 다이아몬드 구를 붙인 추를 일정한 높이에서 떨어뜨렸을 때, 그 튀어 오르는 높이에 따라 경도를 정하는 것이며 보통 여러 번의 평균값으로 정한다.

3. 열처리 표시 방법

도면에 기계재료의 열처리를 표시할 때에는 다음과 같이 한다.
• 부품 전체에 열처리를 할 때에는 그림 N3-1 ④번 부품과 같이 부품 번호 아래에 표시한다.
• 부품의 표면 일부분에 열처리를 할 때에는 ②번 부품과 같이 열처리할 부분을 굵은 1점 쇄선으로 표시하고 주(note)란에 열처리 방법을 기입한다.

<그림 N3-1>

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