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7 편     열 처 리 와    표 면 처 리

(5) 고주파(高周波)담금질:(교과서 p.571)

그림과 같이 고주파유도전류(200kc 이상)에 의하여 가열물의 표면만을 담금질 온도로 가열하여 냉각시키는 방법으로서, 주파수가 높을 수록 표면에 과전류(過電流)가 집중하므로 가열물이 클수록 저주파를 이용하는 것이 좋다. 유도 coil 자체가 가열되어 녹는 것을 방지하기 위하여 pipe를 통하여 냉각수로 냉각한다. 가열물과 유도 coil의 접촉에 의한 방전을 막기 위하여 적당한 간격을 유지해야 한다.
고주파유도 가열장치에서 주파수, 전류밀도(Kw/㎠) 및 가열시간을 디음에서 적절히 조합하므로써 경화층의 깊이를 조정할 수 있다.

  1. 저주파아와 대전류 밀도에서 단시간 가열
  2. 고주파와 소전류밀도에서 장시간 가열

고주파담금질의 장점은 다음과 같다.

장점

  1. 중심부까지 열의 전도가 없으므로 재질의 변화나 변형이 적다.
  2. 가열시간이 수초이므로 탈탄 및 산화의 염려가 없다.

고주파담금질

(6) arc 방전(放電)담금질:

경화시키고자 하는 부분에 arc 방전을 일으켜서 담금질온도에 도달하였을 때 냉각시키는 방법으로서, 처음에 교류에서는 60 ~ 80V, 직류에서는 40 ~ 60V 정도의 전압에서 방전을 일으킨다. 가열부의 크기, 경화층 깊이 및 전극에서 가열부까지의 거리 등에 따라 arc 전류를 정한다.

(7) 산화피막법(酸化被膜法):

공구강 및 고속도강 등에 산화피막을 생기게 하는 방법으로서, 경도가 크고 다공성(多孔性)을 갖게 되어 윤활유를 간직하므로 내마모성이 크고 마찰계수가 작으며 공기처리법, 증기처리법 및 약품처리법이 있다.

(7-1) 공기처리법:

담금질과 뜨임이 된 공구강 및 고속도강 공구를 grinder로 연마하여 탈탄층과 기름을 제거하고 공기 중에서 가열하여 480℃로 유지하면 다공질(多孔質)의 경도 높은 산화피막이 형성되어 절삭성을 40~100% 정도 증가시킬 수 있다.

(7-2) 증기처리법:

연마된 공구를 노(爐)에 넣고 360℃에서 30min정도 예열한 후 1kg/cm2의 수증기를 도입하여 560℃로 1시간 정도 유지하고 공랭(空冷)하면 공구표면에 두께 2㎛ 정도되는 산화피막이 생긴다. 피막의 두께는 그림과 같이 가열온도와 가열시간에 따라 증가하나 보통 550℃ 이상 또는 100분 이상되면 Fe3O4의 일부가 붉은 색의 녹으로서 Fe2O3가 되므로 좋지 않다. 고속도강에 대해서는 250℃로 예열하고 550℃정도에서 1 ~ 1.5시간 유지하는 것이 적당하다. chip이 절삭공구에 용착하는 온도가 200℃ 정도 높아지므로 built-up edge의 발생이 억제되어 좋으나, 절삭공구을 재연삭하면 피막의 성능을 잃게 된다.

가열온도와 시간에 대한 산화막 두께

(8) 심랭처리(深冷處理; sub-zero treatment):

필요한 금속의 조직 또는 기계적 성질을 얻기 위하여 0℃이하의 온도에서 처리하는 것을 심랭처리라 하며, 담금질에 의하여 경화된 강에 잔류 austenite를 martensite로 변화시키거나 austenite를 안정화시키는 것이다. 강을 급랭에 의한 담금질을 하였을 때 그림과 같이 austenite가 잔류하며, 그 양은 고탄소강일수록 많고 담금질온도 1000oC 정도까지는 온도에 따라 austenite 량이 증가한다.

강의 담금질온도와 잔류 austenite 량

잔류 austenite 량은 수중에서 담금질한 것보다 유중에서 담금질한 것에 많으며, 수중에서 보통 담금질했을 때 고탄소강에서는 10%, 고속도강에서는 20%, stainless 강에서는 100% 정도이다. 이와 같은 잔류 austenite가 있는 것은 담금질에서 martensite로 될 수 있는 온도범위가 되지 못한 데 있는 것 같다. 이와 같은 것을 심랭처리하면 잔류 austenite의 일부 또는 전부가 martensite로 변태될 수 있다. 담금질된 강을 상온에서 오래 방치하여 aging된 것 또는 뜨임한 것은 잔류 austenite가 이미 안정되어 심랭처리 효과가 없으며, 이 현상을 잔류 austenite의 안정(stabilization)이라 한다.


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