열처리-담금질(Quenching)

Quenching, 소입(燒入)

강을 임계온도 이상에서 급냉시키는 작업으로서 그 주목적은 경화에 있다. 담금질 작업으로 얻어지는 최고 경도는 탄소강, 합금강에 관계없이 탄소량으로만 결정되며 탄소함량 0.6%까지는 비례적으로 증가하지만 그 이상에서는 거의 일정치가 유지 되고 합금원소량으로는 경화에 영향을 받지 않는다. 또한 담금질 작업시 냉각제의 종류와 교반상태에 따라 냉각효과가 달라진다.

담금질 과정에서 나타나는 조직 중에서 체적변화는 마텐자이트>소르바이트>트루스타이트>펄라이트>오스테나이트 순서로서 마텐자이트의 팽창이 가장 크며 그 이유는 고용된 오스테나이트가 페라이트로 변태하기 때문이다.

담금질에는 전처리가 필요한데 전처리 없이 담금질을 할 경우 물체의 표면에 불순물이나 스케일 등이 부착되면 담금질 효과가 현저히 손상되기 때문이다.

담금질을 할 때에는 냉각액도 준비하여야 하는데 물을 사용할 경우 수조는 충분히 크게 하여 온도상승이 없도록 해야 하며, 물의 유출구와 유입구를 만들어 물이 순환되도록 해야한다. 또한 충분히 교반하고, 물의 온도가 유지되도록 외부로부터 물이 유입되고 더워진 물이 배출되도록 해야 한다. 냉각액으로 기름을 사용할 경우에도 마찬가지로 유조의 크기는 충분히 크게 해야 하며, 기름을 순환시키고 유온을 일정하게 유지시키고, 교반장치를 설치하여 충분히 교반할 수 있도록 해야 한다.

담금질 시의 냉각과정은 4단계로 나누어지는데 다음과 같다.

1단계 : 비등단계로서 강재의 표면에 냉각제가 접하면 표면 부근의 냉각제가 비등점에 도달하기까지의 짧은 시간이다.

2단계 : 증기막 단계로서 강재 표면이 증기막으로 둘러 싸이게 되고 열전도는 작다.

3단계 : 냉각단계로서 증기막이 파괴되고 강재표면으로부터 냉각효과가 매우 큰 시기를 경과한다.

4단계 : 대류단계로 시료가 담금질제의 비등점 가까이 이르러 비등이 약화된다. 동일온도가 되면 비등은 멎고 액의 대류에 의해서만 냉각되는 단계이다.

또한 냉각에는 5대 원칙이 있는데 다음과 같다.

①. 긴 물건은 장축을 액면에 수직으로 담금질할 것.

②. 엷은 판상은 깎아낸 나무조각 세우기식으로 담금질할 것.(여러개의 판을 겹쳐서 담금질).

③. 두께가 같지 않은 것은 두꺼운 부분을 먼저 담금질할 것.

④. 블라인더 홀이나 오목한 것은 액면에 상향시켜 담금질할 것.

⑤. 냉각액에 집어 넣은 물건은 집어 넣은 방향으로 교반할 것.