5. 2. 재료 ( 철강 ) 명명법
1. 열처리 변태이론
철강기호 보는 법
합금강 소재개발
조직변화의 이해
변태에 대한 이해
조직변화의 이해
열처리 공정의 이해
3. 열처리 공정 개선사례
분위기 관리개선
공정관리개선
SQ 인증
CQI-9 인증
환경인증
6. 1 장 열처리 변태이론1 장 열처리 변태이론
변태에 대한 이해
조직변화의 이해
열처리 공정의 이해
7. 열처리 필요성 (1) 인장시험 경화 / 강화 방법
◇ 정의
가열 및 냉각을 통하여 재료의 강도 및 경도를 필요한 만큼 증가시키기 위해 실시하는 처리로
열화학적 반응을 통해 향상시키기도 한다
◇ 열처리의 필요성
< 어느 부위를 볼트로 체결할 때 , 인장강도 기준으로 1000N/m2
의 인장강도를 지닌 부품이
필요하다고 할때 >
☞ 저급소재를 열처리하여 고급소재와 비슷한 수준으로 물성을 올릴 수 있다고 한다면 ,
→ 500N/m2
볼트 2 개 사용보다 1000N/m2
볼트 1 개로 사용 가능하다 .
→ 볼트의 가격은 비슷하므로 2 개 사용보다 1 개 사용시 원가절감 효과가 있다 .
→ 상대 체결품의 가공부위도 2 개에서 1 개로 줄일수 있어 또한 원가절감 효과가 있다 .
즉 , 열처리된 저급소재의 원가가 고급소재의 원가보다 저렴하다 .
1.1 열처리 – 열처리 공정의 이해
8. 열처리 필요성 (2) 인장시험 경화 / 강화 방법
1.1 열처리 – 열처리 공정의 이해
표면경화 열처리 종류
9. 열처리 필요성 (3) 인장시험 경화 / 강화 방법
1.1 열처리 – 열처리 공정의 이해
소재열처리 종류
10. 열처리 필요성 (4) 인장시험 경화 / 강화 방법
1.1 열처리 – 열처리 공정의 이해
열처리
소 재
열처리
종류
열처리
설비
열처리
검사
비철계철계 경화연화 배치로연속로
크랙
유무
물성치
검사
탄소강
합금강
합금강
AL 합
금
동합금
Mg 합
금
어닐링
노말
침탄
고주파
질화
메시벨
트
푸셔
IN-OUT
THRO
-
경도
경화깊
이
치수
자탐
와류탐
상
11. 열처리 인장시험
◇ 힘과 응력에 다른 점은 무엇인가 ?
응력 (stress) = 힘 (force) / 단위면적 (unit area)
◇ 응력
인장응력 / 압축응력 / 전단응력
◇ 인장시험
재료에 외력 ( 인장력 ) 이 가해지면
탄성영역 : 가했던 힘을 제거하면 원래 상태로 돌아가며
소성영역 : 가했던 힘을 제거하면 원래 상태로는 완전히
되돌아가지는 않는 성질을 갖는 영역이 나타나며
항복 (yielding) : 물체에 작용하는 응력이 어느 일정값에
이르면 소성 변형이 개시되어 변형이
급격히 증가하는 현상
변형 : 원자간 결합을 분리시키는 힘보다 변형을 일으키는 힘이
적기 때문에 파단되기전에 원자면을 따라 변형 ( 슬립변형 ) 이 발생한다 .
경화 / 강화 방법
1.1 열처리 – 열처리 공정의 이해
14. 열처리 필요성 인장시험 경화 / 강화 방법
◇ 경화 / 강화방법
- 가공경화
- 고용체 강화
- 석출 강화
- 분산 강화
- 결정립 미세화 강화
◇ 열처리와 관계
가공경화 , 분산강화를 제외하곤 대부분이 열처리와 관계가 있다 .
이중 열처리의 대표적인 처리방법은
- 담금질 (quenching)
- 뜨임 (tempering)
- 풀림 (annealing)
- 불림 (normalizing) 으로 대별된다 .
◇ 대표적인 열처리
- 침탄 , 고주파열처리 , 질화열처리 외
- 노말라이징열처리 , 어닐링열처리 외
1.1 열처리 – 열처리 공정의 이해
15. 1 장 열처리 변태이론1 장 열처리 변태이론
변태에 대한 이해
조직변화의 이해
열처리 공정의 이해
17. 변태점 : 순철이나 합금을 일정한 온도로 가열 시키면 조직 , 상 (phae), 자성 등이 변화하는데 ,
그때의 온도를 변태점이라 한다 .
금속의 변태에는 동소변태와 자기변태가 있다 .
금속은 고체상태론 있을 때에 온도에 관계없이 일정한 결정구조를 갖는 것이 많으나 때로는 어떤 온
도범위에서 혹은 압력의 변화에 따라선 결정구조간 변하는 것도 있다 .
이와 같이 외적인 주변의 변화에 의해서 금속의 결정구조가 변하는 것을 변태 (transformation) 또는
동소변태 (allotropic transformation) 라 한다 .
이때 변태가 온도의 변화에 의해서 일어날 때 변태가 일어나는 온도를 변태온도 또는 변태점
(transformation point) 이라 한다 .
탄소량이 0.01% 보다 적은 순철을 가열하거나 냉각할 때 A2, A3, A4 의 변태점 ( 變態點 ;
transformation point) 이 나타나며 ,
A2 변태점 이하의 철을 α 철 ,
A2 ~ A3 변태점 사이의 철을 β 철 ,
A3 ~ A4 변태점 사이의 철을 γ 철 ,
A4 변태점 이상의 철을 δ 철이라 한다 .
A2 는 자기변태 ( 磁氣變態 ) 를 일으키는 변태점이며 , 원자배열에는 변화가 없어 β 철과 같다 .
1.2 변태에 대한 이해 - 변태점
18. 동소변태는 주로 3 가 또는 4 가의 천이금속에서 많이 일어난다 . 예를 들면 순 Fe 는 910℃ 및
1400℃ 에서 동소변태가 일어난다 .
따라서 Fe 는 상온에서는 체심입방체이나 910℃ 에서는 면심입방체가 되며 1400℃ 에서는 다시
체심입방체로 변태한다 . 상온 이하에서는 0°k 까지 체심입방체로 존재한다 .
이처럼 온도에 따라 결정격자가 변하는 Fe 를 온도가 낮은 것부터 α-Fe, γ-Fe, δ-Fe 라고 부른다 .
강에서는 A0, A1, A2, A3 및 A4 의 5 가지 변태가 있다 . 이중에서 A3 변태는
α 철 ( 체심입방격자 ) ←----→ γ 철 ( 면심입방격자 ) at 910℃
으로 나타내지는데 , 위와 같이 결정구조가 변화된다 . A1, A4 변태도 결정구조의 변화이다 . 따라
서 이들 변태는 고체 내에서 원자배열의 변화를 일으켜야만 하므로 변태온도의 변동을 약간 초래한
다 . A3 변태점을 예로 들면 가열시의 변태점을 Ac3, 냉각시의 변태점을 Ar3 로 표시하여 구분한
다 .
※ 첨자구분 : c : chauffage ( 가열 ),
r : 불어의 refroidissement ( 냉각 ) 의 첫글자를 나타낸다 .
A2 변태는 순철이 자성을 잃는 변태 , A0 변태는 시멘타이트가 자성을 잃는 변태를 말한다 . 이들 변
태는 결정구조의 변화를 수반하지 않으므로 결정구조의 변화를 수반하는 순수한 변태와 구별해서
자기변태 ( 磁氣變態 , magnetic transformation) 라고 불리워진다 .
1.2 변태에 대한 이해 - 변태점
19. 용어설명 1 용어설명 2
< 탄소강의 표준 조직 >
◇ ferrite: α 철에 최대 0.025% 까지 탄소가 고용된 고용체 . α 고용체라고도 함
극히 연하고 연성이 크나 인장강도는 작고 상온에서 강자성체이다 . 파면은 백색을
띠며 순철에 가까운 조직 .
◇ austenite: A3 ~ A4 변태점까지의 철 , 즉 γ 철에 cementite 가 고용된 것을 γ 고용체라
하며 , 이때의 조직을 austenite( 오스테나이트 ) 라 함 .
◇ pearlite: 탄소 0.85% 의 γ 고용체가 723℃ 에서 분열하여 생긴 ferrite 와 cementite 의
공석정으로 ferrite 와 cementite 가 layer 상으로 나타나는 강인한 조직 .
※ 공석강 (eutectoid steel) : 전부가 pearlite( 퍼얼라이트 ) 인 0.8%C 의 강을 말함 .
아공석강 (hypoeutectoid) : 0.8%C 이하에서의 퍼얼라이트 페라이트의 혼합조직 .
과공석강 (hypereeutectoid steel) : 0.8%C 이상 , 퍼얼라이트와 시멘타이트의 혼합조직 .
◇ cementite: 8.68% 의 탄소를 함유한 탄화철로 경도와 메짐성이 크며 백색이고 ,
상온에서 강자성체이며 담금질을 해도 경화되지 않고 화학식은 Fe3C.
◇ 여러 조직의 경도 순서
C > M > T > S > P > A > F
1.2 변태에 대한 이해 - 표준조직
20. 용어설명 1 용어설명 2
< 탄소강의 표준 조직 >
1.2 변태에 대한 이해 - 표준조직
◇ ferrite ◇ austenite ◇ pearlite
21. 용어설명 1 용어설명 2
< 탄소강의 표준 조직 >
1.2 변태에 대한 이해 - 표준조직
◇ cementite 의 여러 모습
22. 용어설명 1 용어설명 2
◇ 마르텐사이트 (martensite)
원래는 탄소가 과포화된 준안정상의 BCT 철을 명명하는데 사용된 용어 . Fe-C 마르텐사이트는 오
스테나이트를 낮은 온도로 급랭하면 형성된다 . 그밖에 많은 금속 , 비금속 재료에서도 Fe-C 마르
텐사이트와 유사한 성질을 지니는 상들이 존재한다 . 따라서 , 최근에는 이러한 상들도 일반적으로
마르텐사이트라고 한다 .
◇ 마르텐사이트 변태 (nartensite transformation)
조성 변화없이 전단에 의해 모상이 새로운 상으로 변태하는 것 .
◇ 마르텐사이트 변태개시온도 (Ms) (martensite start temperature)
Fe-C 마르텐사이트에서 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태가 시작되는 온도 . 다른 계에서는
모상의 변태가 시작되는 온도 .
◇ 마르텐사이트 변태완료온도 (Mt) (martensite finish temperature)
Fe-C 마르텐사이트에서 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태가 완료하는 온도 . 다른 계에서는
모상이 변탱완료하는 온도 .
1.2 변태에 대한 이해 - 마르텐사이트
23. 등온 변태도 연속냉각 변태도 용어설명
◇ 등온 변태도 (Isothermal Transformation Diagrams)
- 일정 온도에서 오스테나이트가 변태하는 것을 시간의 함수로 정의하는 곡선들을
등온변태도라고 한다 .
- IT 선도 : Isothermal Transformation 선도
-TTT 선도 : Time-Temperature-Transformation 선도라고 한다 . ( 시간 - 온도 - 변태 )
이처럼 항온변태곡선의 중요한 특징은 변태가 시작되는 시간과 종료되는 시간을 나타
낸다는 것 .
일반적으로 nose 온도 위에서 항온변태시키면 펄라이트 (pearlite) 가 형성되고 , 밑에서 항온
변태시키면 베이나이트가 형성된다
퍼얼라이트 베이나이트
Nose 아래온도에서 항온변태 Nose 아래온도에서 항온변태
페라이트 + 시멘타이트 페라이트 + 시멘타이트
층상조직
높은온도에서 형성 : 조대 퍼얼라이트
낮은온도 : 미세 퍼얼라이트
상부 B : 페라이트 부위에 시멘타이트 석출
하부 B : 페라이트내에 시멘타이트 석출
1.2 변태에 대한 이해 - 등온변태
24. - 항온변태곡선은 2 개의 C 자 형상을 가진 곡선으로 구성 , 왼쪽 곡선은 변태개시선 ,
오른쪽 곡선은 변태종료선이라 함 .
- 변태는 nose 부 온도에서 가장 먼저 시작됨을 알 수 있다 .
nose 부 온도 = 약 550℃
1.2 변태에 대한 이해 - 등온변태
27. 1. Nose 온도 위에서 항온변태시키면 퍼얼라이트가 형성되고 nose 아래의 온도에서
항온변태시키면 베이나이트가 형성된다 .
3. 퍼얼라이트와 베이나이트 두 조직 모두 페라이트 조직과 시멘타이트 조직으로 이루어져
있고 퍼얼라이트는 고온에서는 조대하며 , 조금 낮은 온도에서는 미세하다 . 베이나이
트 역시 높은 온도에서는 페라이트 주위에서 시멘타이트를 석출시키고 , 약간 낮은 온
도에서는 페라이트내에서 시멘타이트가 석출된다 .
2. Nose 온도 앞에서 항온변태시키면 마르텐사이트가 형성되고 nose 뒤의 온도에서
항온변태시키면 트루스타이트가 형성된다 .
4. 공석강과 아공석강의 Ms 점은 약 200℃ 위에 있고 인자는 탄소이며 탄소가 적을수록
Ms 점은 상승한다 .
5. 페라이트 생성 , 오스테나이트에서 시멘타이트가 형성하기 위해서는 탄소원자가 시멘타
이트로 확산해야 하므로 인접한 지역의 탄소원자는 고갈 , 이 지역을 페라이트라고 하
며 , 750℃ 에서 변태한 경우 페라이트만이 생성되어 오스테나이트와 2 상 평행상태가
된다 .
항온변태 특징
1.2 변태에 대한 이해 - 항온변태
28. 등온 변태도 연속냉각변태도 용어설명
◇ 연속냉각 변태도 (continuous cooling Transformation Diagrams)
- 일반 산업체에서 등온 열처리를 하는 경우는 사실상 드물며 오히려 연속 냉각 열처리가
일반적이다 . 따라서 오스테나이트를 여러 속도로 연속적으로 냉각시켜 변태의 양상을 온도와
시간의 관계로 도시 , 이것을 연속냉각 변태도 (continuous cooling Transformation
Diagrams) 이며 CCT 선도라고 부른다 ..
1.2 변태에 대한 이해 - CCT
32. 1.2 변태에 대한 이해 – 퍼얼라이트 조직
γ → α + Fe3C
• Coarse pearlite
• Fine pearlite
33. 1.2 변태에 대한 이해 – 시멘타이트 조직
γ → α + Fe3C
• Bainite : cementite in the form of needle type
34. 1.2 변태에 대한 이해 – 마르텐사이트 조직
martensite
γ → α’
• martensite : a super saturated solid solution of carbon
in α iron formed by shear transformation
(diffusionless transformation)
→ very hard and brittle phase
35. • Critical cooling rate 에 영향을 주는 3 요소
1) Grain size
2) carbon content
3) alloying elements
1.2 변태에 대한 이해 - 조직
39. 1.3 변태에 대한 이해 – 마르텐사이트 강화
오스테나이트는 페라이트와 시멘타이트로 분해되지 못하고 모두 마르텐사이트로 변태되는
최소의 냉각속도를 임계냉각속도라고 한다 .
오스테나이트를 급냉하게 되면 내부에 안정적으로 자리하던 탄소원자가 확산해서 이동할 수
있는 시간적 여유가 없어져 확산하지 못한 탄소원자는 대부분 α 철 내에 고용상태로 남아 있
게 된다 . 즉 페라이트의 BCC 격자 구조의 C 축에 탄소가 억지로 고용 , 끼어 있는 상태가
되어 격자간의 간격이 멀어진 BCT 구조가 된다 .
이 때 , 격자의 틈새 자리의 크기는 상온 α 철 (0.35Å) 에서 더 작기 때문에 격자가 팽창될 수
밖에 없다 . 격자팽창으로 인해 나타나는 응력과 억지로 끼워져 있는 상태의 탄소가 철원자
의 이동을 방해하게 된다 . 따라서 철원자의 이동이 어렵게 되고 가공시 변형이 잘 일어나지
않게 된 상태로 경화 , 강화된 상태가 되는 것이다 .
→ 또한 치수변형을 초래하게 된다 .
40. 1.3 변태에 대한 이해 – 석출강화
1) 용체화 처리 후에 합금을 급랭하면 원자들이 확산해서 핵생성시킬 만한 시간적 여유가 없기
때문에 θ 상 ( 석출상 ) 이 형성되지 못한다 . 따라서 급랭후에도 조직은 단상의 α 고용체로 된다
.
이 고용체를 과포화 고용체 ( 過胞和 固溶體 ,supersaturated solid solution) 라 부르고 , 과잉의
Cu
를 함유하고 있으므로 비평형 조직이다 .
2) 시효처리
이 과포화 α 고용체를 고용 한계선 이하의 어느 온도로 가열하면 과잉으로 함유되어 있던 Cu
원자들이 수많은 핵생성 장소로 확산 이동하여 θ 석출물을 형성하게 된다 .
따라서 이 시효 과정에서 미세한 석출물이 형성되어 강화되므로 석출 강화를 시효 강화 , age -
hardening 라 부른다 .
41. 2 장 철강재료 ( 명명법 )2 장 철강재료 ( 명명법 )
합금강 소재개발
조직변화의 이해
철강기호 보는 법
44. 철강기호 구분 (1) 철강기호 구분 (2)
◇ 철강기호는 원칙적으로 다음의 3 개 부분으로 구성되고 있다 .
a) 최초의 부분은 재질을 표시한다 . Steel
b) 다음의 부분은 표준명 또는 제품명을 표시한다 .
c) 마지막 부분은 종류를 표시한다 .
a) 영어 또는 로마자의 머리문자 , 혹은 원소기호를 사용하여 재질을 표시하고 있음
철강재료는 S (Steel: 강 ) 또는 F (Ferro: 철 ) 의 기호로 시작되는 것이 대부분임 .
b) 영어 또는 로마자의 머리문자를 사용하여 판 , 봉 , 관 , 선 , 주조품 등의 제품의 형상별
종류나 용도를 표시하여 기호를 조합시켜 제품명을 표시하고 있슴 .
P : Plate( 박판 ), U : Use( 특수용도 ), W : Wire( 선재 . 선 ), T : Tube( 관 ), C : Casting( 주물 ),
K : Gonggu( 공구 ), F : Forging( 단조 )
Ex)
자동차 구조용 열간압연 강판 또는 강대 SAPH A : Automobile P : Press H : Hot
냉간압연강판 또는 강대 SPCC P : Plate C : Cold C : commercial
다만 구조용합금강은 예외로 다음과 같이 표기한다 .
Ex : 1) 구조용합금강 , 보기를 들면 니켈크롬강은 SNC 처럼 첨가원소 부호로 만들었다 .
2.1 재료명명법 – 철강기호 보는 법
45. c) 재료의 종류번호의 숫자 , 최저 인장강도 또는 항복강도 ( 통상 3 자리 숫자 ) 를 표시하고
있다 .
다만 , 기계구조강의 경우는 주요 합금원소코드와 탄소량과 조합시켜 표시하고 있다 .
보기 1 : 1 종 , A : A 또는 A 호 , 430 : 코드 4. 탄소량의 대표값 30
2A : 2 종 A 그룹 , 400 : 인장강도 또는 항복강도
비고 : 철강재료의 종류기호 이외로 모양이나 제조방법 등을 기호화 할 경우에는 종류기호
에 연속으로 다음의 부호 또는 기호를 붙여 나타낸다 .
보기 : 1) SM570Q 용접구조용 압연강재로 퀜칭템퍼링을 한 것 .
2) STB340-S-H 열간가공 이음매 없는 보일러 , 열교환기용 탄소강강관으로 ,
인장강도의 표준 하한 값 340 N/mm2
철강기호 구분 (1) 철강기호 구분 (2)
2.1 재료명명법 – 철강기호 보는 법
46. (a) 모양을 표시한 부호
(b) 제조방법을 표시한 부호
(c) 열처리를 표시한 기호
철강기호 구분 (1) 철강기호 구분 (2) 철강기호 구분 (3)
2.1 재료명명법 – 철강기호 보는 법
50. 스테인레스 연속냉각변태도 용어설명
스테인레스강의 명명법
STS 430 : 보통 3 자리로 표시한다 .
- 첫째자리 : 계열군 구분 3 – 오스테나이트계
2xx (Cr-Ni-Mn 계 )
3xx (Cr-Ni 계 ) Austenite 계
4xx (Cr 계 ) Ferrite 계
4xx (Cr 계 ) Martensite 계
5xx (5% Cr 계 )
6xx(PH 계 ) 석출경화계
- 십단위 : 강종의 합금성분과 개발순서를 표시한다 .
숫자가 클수록 합금성분이 많고 최근에 개발된 강을 표시하는 경향 있슴 .
(SUS 304 / SUS 321)
ASTM 304 와 SUS 304 는 같은 재질인가 ?
1) ASTM 304 는 Si 의 함량이 0.75wt% 이하로 관리하고
2) JIS 304(KS 304) 는 Si 의 함량이 1.0wt% 이하로 관리된다 .
** ASTM (American Society for Testing & Materials) : 미국 재료시험학회
(JIS, Japanese Industrial Standards) : 일본규격 협회
2.1 재료명명법 – 철강기호 보는 법
59. I -2 보론강의 소개
보론강은 붕소가 0.001 ~ 0.008% 가량 미량 첨가된 철강재로 붕
소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비슷
한 강인강의 일종입니다 .
붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될
경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질
저하의 원인이 되기도 합니다 .
합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다 .
2.2 합금강 소재개발 - 보론강
61. ※ 보론첨가의 영향
상태도를 우측 and 하방향측
으로 이동시킨다는 의미 .
2.2 합금강 소재개발 - 보론강
62. 주 요
내 용
주 요
내 용
▣ 첨가원소가 보론 1 종류이며 미량임
▣ 보론강의 사용 50B12 / 10B21
▣ 자원문제로 원자재 변동이 커서
안정적인 재료로 보기 어렵다 .
대체강종 _ 보론강
인장강도 100kgf/mm2
이상을 위해
크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용
→ SCM435
~ 현재 향 후
2.2 합금강 소재개발 - 보론강
63. 2.2 합금강 소재개발 - 비조질강
◇ 비조질강
중 , 저탄소강에 탄 , 질화물 형성 원소인 “ V, Nb, Ti” 등을 미량 첨가하여 열간가공
( 압연 , 단조 ) 후 냉각속도를 조정 ( 강냉 , 공냉 ) 하여 탄질화물의 Ferrite 內 석출을 유발함으
로서 별도의 열처리 없이도 조질강 수준의 강도를 확보하는 강재를 말함 .
67. ■ 스마트폰에 App 설치 후 , 실물 검사증명서의 QR Code 를 Scan 하여 확인 (* 내수제품만 해당 )
1) App 설치 (Play 스토어 , 앱스토어 에서 ‘ QREAL’ 또는 ‘큐리얼’ 검색 )
2) QR Code Scan
정상
비정상
< MTC ( 해당 Page 만 ) Display
>
Android
V 1.1.4
IOS
V 1.0
① 언어선
택
② 화면터
치
③ QR 코드 Scan
④-1 원본확인
④-2 제보하기
※ Mobile 검사증명서 원본조회 방법
68.
69. 3 장 열처리공정 개선사례3 장 열처리공정 개선사례
공정관리개선
F/Proof 개선
환경개선
풀어야 할 숙제
검사공정 개선
70. ▣ 노말라이징 처리후의 조직
- 미세하고 균질한 조직으로 변화되고
- 가공성개선
- 침탄시 침탄소입 변형이 적음 .
▣ 열간단조후의 조직
- 결정립이 조대하고 균질성이 떨어지고 .
- 침상페라이트의 원하지 않는 조직으로
절삭가공성이 나쁘며 침탄등의 열처리시
변형등의 문제점이 대두됩니다 .
Normalizing 처리 개선효
과
개 선 전 개 선 후
3.1 공정개선사례 – 소재열처리
71. 주 요
내 용
주 요
내 용
▣ 조직의 균질화와 편석제거를 위한
처리로 적당한 방법은 ?
→ 1 회 재처리 실시 or 2 회 재처리
▣ 신강종 (SCM920HVSI, SCM920PRH )
강재의 균질화 미흡
▣ 단류선이 과하게 형성된 부위의
조직이 ISO 열처리에서 연화가 덜
되는 경향이 있슴
애로사항 개선포인트
3.1 공정개선사례 – 소재열처리
72. ▣ 산화스케일 발생으로 쇼트처리가 필요하다 .
▣ 전세척공정이 없슴으로 처리시 흄의 발생이
과다하다 .
▣ 조직내의 잔류응력을 최소화하고 균질한 조직
형성으로 후공정 또는 사용중 발생할 수 있는
치수변화를 줄여준다
▣ 처리시 산화스케일과 흄의 발생이 많다 .
Normalizing
Process detail 개선포인트
1. 처리온도 : 900℃ ~ 930℃ ( 철강 )
2. 처리시간 : 2 Hr 이상
3. 냉각방법 : 공기중에서 서냉함
4. 분위기 가스 : 경우에 따라 넣어주어 표면
산화를 방지함
** 가열전의 Ferritic 결정립보다 미세한
새로운 austenitic 결정립이 생김 .
냉각시 다시 미세한 ferritic 결정립이 생김
1. 주조 또는 단조처리된 탄소강 또는 저합금강에
주로 적용된다 .
2. 처리후의 경도는 HB 100~250 수준이다
3.1 공정개선사례 – 소재열처리
73.
74. 주 요
내 용
주 요
내 용
▣ 퇴출시 모습
→ 스케일의 발생이 많다
▣ 노말라이징 장입모습
개선전 개선전
※ 노말라이징 열처리 (without 분위기제어 )
75. 주 요
내 용
주 요
내 용
▣ 퇴출존의 제품 모습
- 산화스케일의 발생이 전혀없슴
- 공기에 의한 약간의 템퍼칼라 존재
▣ 단조유의 제거없이 가열로 장입
- 가열로 온도 920℃
- 가열시간 : 2Hr
개선전 개선후
※ 노말라이징 열처리 (with 분위기제어 )
76. ▣ SRA 는 조직을 변화시키지 않는다 .
경도값의 변화는 매우 미미한 수준이다 .
▣ 조직내의 잔류응역을 최소화하여 후공정 또는
사용중 발생할 수 있는 치수변화를 줄여준다
Stress Relief Annealing
Process detail 개선포인트
1. 처리온도 : 550℃ ~ 650℃ ( 철강 )
2. 처리시간 : 1 ~ 2 Hr
3. 냉각방법 : 공기 또는 로안에서 서냉함
4. 분위기 가스 : 경우에 따라 넣어주어 표면
산화를 방지함
진공로에서 하는 최상의
조건도 있슴
** 동함금 : 150℃ ~ 275℃
황동 : 250℃ ~ 500℃
1. 절삭가공 : SRA 처리로 가공시 발생하는 치수
변화량을 제어할 수 있다 .
2. 소성가공 : 가공공정중 발생하는 치수변화량
콘트롤 가능
3. 정밀치수를 요하는 부품에는 꼭 필요한 열처리
이다 . ( 정삭시 정밀치수 , 침탄질화등 정밀치수 )
- 질탄화전의 SRA 는 600°C 이하에서 처리
되어야 한다 .
** 용접후의 제품도 필요한 경우가 있다
3.1 공정개선사례 – 소재열처리
77. ▣ 합금강은 탄소강에 비해 크기나 두께가 큰 부품
에서도 열균열이 잘 생기지 않는다 .
▣ 고주파열처리시 발생한 crack.
- 소재불량이 주인가 ? 열처리불량이 주인가 ?
고주파 Crack
1. 열균열
가열조건에서 열이 내부로 들어가 중심부까지
전달된 후 냉각할 때 , 표면과 중심부가
마르텐사이트로 되는 시간의 차이가 생길때
나타나는 것이다 .
2. 탄소강과 합금강중 열균열은 어느 소재에서
더 잘 생길까 ?
3. 가늘고 작은 처리물과 큰 처리물중 누가 더
열균열에 대해 안정한가 ?
3.1 공정개선사례 – 고주파열처리
개선전 원인 및 개선포인트
78. 열균열 관련
열균열이 가장 적은 설비
1. 진공로 2. 전기로 3. 염욕로 4. 연속로
합금강의 합금원소의 첨가 영향
예 ) 약 6% 의 Cr 을 첨가하면 공석점이
0.77%C 에서 0.5% 로 낮아진다 .
☞ Ms 점이 올라가는 효과로 인해 표면과
심부의 마르텐사이트로 되는 시간의
차이가줄어든다 .
공석조성
을
낯춘다
※ 공정개선사례 – 고주파열처리
79. ▣ 가스를 변성시키지 않고 바로 넣어 가스반응을
바로 이용하는 “적주식” 분위기 제어 방식이
원가절감을 위해 필요한 사항이 되었다 .
▣
분위기 가스 투입 및 관
리
관리포인트
3.1 공정개선사례 – 에너지 절감과 분위기
제어
Process detail
열처리시 필요한 가스 분위기는 환원성 가스
분위기이다 .
RX 라고 불리는 환원성가스를 만들기 위해
프로판가스와 공기등을 믹싱하여 고온에서 변
성시키면 변성반응에 의해 RX 가스와 산화성
가스등이 함께 발생한다 .
산화성 가스가 적도록 관리하면 환원성이 강
해지는 것이고 ( 카본포텐셜 증가 ), 산화성 가
스가 많아지면 환원성이 약해지는 ( 카본 포텐
셜 저하 ) 현상을 관리하기 위함이다 .
이 원리로 인하여 노점 (H2O) 측정이나
CO2 분석법 , O2 센서법 중에 어느 한가지만 이
용해서 분위기 가스를 측정하여도 RX 가스의
카본 포텐셜을 관리할 수 있고 변성로의 공기 /
연료 가스의 비율을 조절할 수 있게 된다 .
80. RX 변성로 방식 절감기술 ( 적주식 ) 비 고
비 교
장단점
( 품질
Cost)
1. 적용이 오래된 안정된 기술이다 .
2. 변성로 관리가 어렵고 비용발생이 크다
.
- 촉매수명관리 ( 수명 2 년 이내 )
- 변성온도 1050℃ / 전기료 과다발생
1. 적용업체가 소수이다 (20% 수준 ?)
2. 제품 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이
있어 불량원인이 될 수 있다 .
3. 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 에너
지 절감 및 유지관리비용 절약된다 .
적주식으
로 안정화
된 업체 많
음 .
적용업체
현황
1. QT 연속로업체 (95% 이상 )
2. 올케이스 침탄열처리 업체 (70%)
3. 올케이스 침탄질화
( 최신로도 있지만 대부분이 과거설
비 ?)
1. QT 연속로업체 (5% 이하 )
2. 올케이스
침탄열처리 업체 (30% 수준 ?)
3. 침탄질화열처리업체 ( 최신로 )
4. 연속오스템퍼링업체 (70 % 이상 )
※ 공정개선사례 – 에너지 절감과 분위기 제
어
81. No 항목구분 비율 장 단점 분석
1
적주식
메타놀 사용
1. 비용절감폭이 상당히 크다 .
2. 입계산화 및 슈팅가능성이 잔존한다 .
2
RX GAS
(LPG)
1. 분위기 설정 및 관리가 용이하나 고비용 구조이
다 .
2. 입계산화 및 슈팅이 없고 , 표면경도값이 더 좋
게 나온다 .
3
RX GAS
(LNG)
1. 사용가스만 다르고 2 번과 유사하다 .
2. 많은 업체들이 적용하고 있슴 .
100 %
70 %
60 %
※ 공정개선사례 – 에너지 절감과 분위기 제
어
82. ▣ SQ 비승인사의 환경개선 모습
▣ SQ 등급사의 품질측정실 , 현장 모습
환경개선
이전 또는 현재 개 선 후
3.2 환경개선사례
83. ▣ 현장내 품질확보실의 신설
▣ 불량품전시대의 활용모습이 미흡하다 .
( 공간부족 , 운영모습 etc..,)
환경개선
이전 또는 현재 개 선 후
3.2 환경개선사례
84. ▣ 측정장비의 디지털化
▣ 측정값이 자동으로 컴퓨터로 넘어가고 통계
품질관리프로그램과 연동해서 측정수준 및
경향치 관리가 가능하고 신뢰성이 높다 .
▣ 측정값이 아날로그값
▣ 일일히 기록하여야 하며 통계적 품질관리를
위해 별도의 프로그램에 입력부터 계산까지
맨파워가 많이 들어간다 .
검사공정의 SPC 화
이전 또는 현재 개 선 후
3.3 검사공정 개선사례
86. ▣ 메쉬벨트 편심 발생시 알람 및 공급기와 메쉬
벨트가 자동정지토록 F/PROOF 설치 .
▣ 가열로 메쉬벨트 편심으로 요동 발생 , 낙하
제품 틈새 끼는 현상 발생됨
메시벨트 편심방지
개 선 전 개 선 후
3.4 F/Proof 개선사례 - 하드웨어
87. ▣ 필요한 경우 제조메이커와 합동으로 설비점검
실시 ( 문제점 발췌후 개선 )
▣ 진공세정기의 maintance 미흡으로 세정품질
저하 초래
설비의 중요부위 Maintance
개 선 전 개 선 후
3.4 F/Proof 개선사례 - 설비관리
88. 3.5 개선숙제 – 성적서 재발행
▣ 잔량에 대한 처리를 위해서는 another ERP 가
필요하다 . 이 부분에 대해 1 차사와 협의가 필요
하다 .
3000EA 가 들어와서 1500EA 만 납품되는 경우
성적서는 로트기준 1 회만 발행해야 합니
까 ?
개 선 전 개 선 후
90. 3.5 개선숙제 – 개발검토
▣ 제품의 편차를 보일 수 있는 각부위를 선정해서
1 번 ~ 8 번 까지의 조직분석을 실시한 보고서 .
▣ 문제점 개선보고서 또는 개발검토보고서
원인분석 및 최적조건을 찾기 위한 테스트
보고서 대신에 성적서로 대체함 ..
개발보고서 & 문제점 개선 보고서
개 선 전 개 선 후
91. 3.5 개선숙제 – CP 관리치
▣ 초기 CP 값 : 0.18 수준
▣ 꾸준하게 관리 개선한 후의
CP 값의 관리 : 0.60 수준
▣ CP 값의 관리 : 0.38 수준
분위기 CP 값의 관리
개 선 전 개 선 후
92. 종 류 내 용 비 고
1 강박테스트 (Foil Test)
분위기로에서 일정시간 유지한 후
꺼내서 카본분석 실시
0.1wt%C, 0,1t 박판
→ 성분분석
2 Coil Test
분위기로에서 일정시간 유지한 후
꺼내서 카본분석 실시
0.77wt%C, 0,1Ф coil
→ 기전력 체크
3 Shim Stock Test
분위기로에서 일정시간 유지한 후
꺼내서 카본분석 실시
사양 참조
→ 카본중량체크
※ 공정개선사례 – 로내분위기 측정방법
