3. 열처리_뜨임 취성

1.개요

 

일반 강재는 담금질 후 조직이 마르텐사이트 조직으로 변화되면서 경도는 증가하나 취성도 함께 증가해 깨지기 쉬운 상태가 된다. 이러한 취성을 제거하기 위해서 뜨임(Tempering)을 진행하는데 뜨임하는 일부의 온도의 구간에서 취성이 나타나 이것을 뜨임 취성이라 한다.

 뜨임 취성은 온도에 따라 저온 뜨임 취성과 고온 뜨임 취성으로 나눌 수 있다.

 

2.저온 뜨임 취성

약 300도 부근에서의 충격값 저하의 원인은 확실하게 밝혀지진 않았지만 250도 부근에서 석출되는 ε탄화물과 관련이 있는 것으로 추측된다.

저온 뜨임 취성을 방지하게 위해 일반적으로 200 ~ 400도 사이에서는 뜨임 처리를 하지 않는다.

한 가지 예로 공구강의 뜨임 온도가 150~175도인 것도 이 때문이다.

 

 

 

3.고온 뜨임 취성

 

뜨임 온도로 가열하였을 때 어느 종류의 화합물이 결정립계에 석출하였기 때문에 일어나는 현상으로 보인다.

이 고온 뜨임 취성을 방지하기 위해서는 고온 뜨임 취성 구역(Ni-Cr강은 500~600도)에서 가열, 또는 유지하지 말고 이 이하 또는 그 이상의 온도로 가열하여야 한다.

그리고 냉각할 때에도 이 온도구역을 천천히 냉각하지 말고 급냉 시켜야 한다.

만일 매우 큰 재료를 급냉시키면 표면은 급냉 되지만, 중심부분은 냉각 속도가 늦기 때문에,

고온 뜨임 취성을 피할 수 없다.

이런 경우에는 Mo를 함유한 강을 사용하면 고온 뜨임 취성을 방지할 수 있다. Mo는 고온 뜨임 취성을 방지하는 대표적인 원소이다.

고온 뜨임 온도에서 P이나 Sb가 결정립계에 석출되어 입계를 취약하게 하여 취성을 야기한다는 주장도 있다.

 

 

아래 그래프는 500~600도 사이 부근에서 발생하는 고온 뜨임 취성 현상을 방지하기 위해서 Mo을 

첨가 했을때의 그래프이다.

 

Mo의 경우, 400도 전까지 탄화물이 확산되면서 응집 석출되어 연화가 일어나지만 400도 이상에서 Mo 원자도 확산하게 되고 원자가 탄화물을 형성하는데 응집되는 속도가 늦기 때문에 해당 온도영역에서는 연화저항이 높게 나타난다.

하여 새롭게 형성된 탄화물이 극히 미세한 상태로 석출되기 때문에 입자간의 평균 거리가 작아져 연화되지 않고

오히려 경도가 증가하는 현상이 나타난다.