KAP 업종별기술세미나 13년 06월 #01

1. 2013 년
월
열처리기술 세미나
자동차부품산업진흥재단
전문위원 노 병훈
05

2. - 목 차
1
SQ 인증과 개선활동
2
열처리기본 이해하기
3
열처리와 재료물성치의 관계
4
열처리공정 핵심관리 포인트

3. 1
SQ 인증과 개선활동

4. 1. 개선활동과 관련된 용어들
1. 품질혁신 ( 무결점 품질 실현 /100ppm)
2. 생산혁신 ( 공장최적화 운영 / 유연생산체계 구축 /TPM 활동 )
3. 현장혁신
4. 6 시그마 경영을 통한 개선활동
5. 원가절감 실현 ( 혁신적 제조원가 관리 )
한국의 경영대상 생산혁신 기법 ( 활동 )
1. TQC(Total Quality Circle, 품질분임조 ) 활동
2. 3 정 5S 활동
3. TPM(Total Productive Maintenance) 활동
4. ISO 인증
5. 6 시그마 활동
6. ERP(Enterprise Resource Planning, 전사적 자원계획 )
7. TPS( 도요타 생산방식 )

5. 2. 개선용어의 정의
< 트리즈 (TRIZ) 소개 >
트리즈는 1940 년대 옛 소련의 과학자 겐리흐 알트슐레
가 개발한 ‘창의적 문제해결 방법론’이다 .
전사적품질경영 (TQM), 6 시그마 등 기존 혁신 기법이
생산현장의 품질 개선과 원가 절감에 초점을 맞추고
있는 반면 트리즈는 제품 구성이나 생산라인 , 작업
시스템 등을 통째로 바꾸는 혁신을 추구한다 .
“ 도요타는 히말라야를 넘는 두루미를 연구해 차체
무게를 줄였고 나비의 원리를 보고 차량용 내비게이션을
개발했다고 합니다 .
남들이 가지 않는 길을 걷는 도전의식에 뿌리를 두고
세계로 나아가야 합니다 .”( 정준양 포스코 회장 )

6. 3. 트리즈 ( 소개 ) 와 생각해 볼 점
■ 차이를 만드는 생각의 비밀
→ 따끈한 커피한잔이 먹고 싶다 . ( 잘녹이려면 뜨거운물 ↔ 마시기 좋을려면 미지근한 물 )
→
고객불만 , 서버부담
검색광고 , 시간에 따른 분리
■ 모든 열처리회사가 모두 열심히 일하고 있지 않나 생각이 든다 . 그러나 더 많이 일한다고 ,
더 오래 일하고 열심히 한다고 앞서갈 것이란 생각은 안 든다 .
정말로 남들과 차별화된 가치를 만들어 내는 기업만이 앞서갈 수 있다고 생각하며
어떻게 하면 남들과 차이를 내는 생각을 할 수 있을지에 대한 직원에 대한 투자와 교육 , 기
업문화 형성에 달렸다고 생각한다 .

7. 3. 트리즈 ( 소개 ) 와 생각해 볼 점
모순
가격을 낮춰
야함
생산비용을
낮출 수 없
음
상황
중국시장에서
3 분의 1 가격
에 혼다제품을
모방한 오토바
이 등장 시장점
유율과 매출 하
락
40 가지
발명원리
중간매개
체로 활용
해결
짝퉁제품을
만들어 팔던
업체 ( 중간
매개체 ) 와
합작회사를
설립

8. 4. SQ 인증과 개선활동
􀗂 경영자의 높은 성취의지와 참
여도
■ 경영자 스스로 혁신에 대한 확고한 의지와 열의를 보여 줌으로써 전직원이
혁신활동에 적극적으로 동참할 수 있는 분위기를 조성함 .
■ 경영혁신 관리시스템 구축에 전폭적인 지원을 아끼지 말아야 하며
혁신활동의 실적과 진전 상황을 수시로 확인하는 등 전 일정 관리에 주력할 필요가
있음 .
■ 혁신은 톱다운 방식으로 회사의 비전과 전략에 부합하고 목표를 달성할 수 있는
방향으로 전개되는 것이 바람직함 .

9. 4. SQ 인증과 개선활동
􀗂 혁신의 강도를 높이고 지속적
으로 추진해야 함 .
􀗂 기업의 특성과 상황에 적합한
혁신방법을 개발하고 실천해야
함.
■ 혁신활동을 얼마나 강도 높게 지속적으로 추진하는 가에 따라 기업의 생존과 성
장 여부가 결정됨 .
■ ' 형식적인 ' 또는 ' 낮은 강도의 ' 혁신은 기업 경쟁력을 높이고 성장잠재력을 확
충하는데 전혀 도움이 되지 않는 점을 명심해야 함 .
■ 생산부문은 무결점 추구 , 원가절감 , 생산성 향상 등에 주력하며 기타 혁신노
력이 상대적으로 미흡할 수 있는 개발부서 , 마케팅 , 영업 , 구매 , 인사 , 기획 ,
서비스 등의 간접 분야도 경영혁신 활동을 활발하게 전개해야 함 .

10. 4. SQ 인증과 개선활동
􀗂 기업의 특성과 상황에 적합한
혁신방법을 개발하고 실천해야
함.
■ 경쟁사를 모방하거나 유행을 쫓는 경영혁신은 실패가능성이 큼 .
■ 어느 한 기업에서 성공적으로 적용된 경영혁신 기법이라도 추구하는 목적과 당
면문제 그리고 내부역량과 상황이 다르면 동일한 효과를 낸다는 보장을 할 수 없음
■ 따라서 자사의 토양에 맞는 방법론을 고안하고 혁신활동과 조직문화의 일체화
를 꾀하는 방향으로 전개하는 것이 바람직함 .
■ 또한 혁신의 성과공유 , 방법론에 대한 교육 , 필요한 자원 및 도구의 제공을 통
해 조직구성원들의 공감과 참여도를 높여야 함

11. 2
열처리기본 이해하기

12. 2-1. FE 3 C 상태도 이해하기
<Fe-C 상태도 >
1
2
3

13. <Fe-C 상태도 >

15. 2-1. 비철합금 상태도 이해하기

16. 2-2. 금속재료 기본조직
페라이트
▶ Body centered cu bic iron (BCC 구조 )
카본의 용해도는 0.025wt% 수준으로 매우
낮고
soft 한 편임 .
오스테나이트
▶ Face centered cu bic iron (BCC 구조 )
카본의 용해도는 2.0wt% 수준까지이며
마찬가지로 soft 한 편임 .

17. 2-2. 금속재료 기본조직
퍼얼라이트
▶ 페라이트와 시멘타이트 (iron carbide) 의
라멜라 구조를 한 이상조직 (two phase
mixture)
마르텐사이트
▶ Body centered tetragonal iron ( BCT 구조 )
의
단상조직
▶ 조직형태은 침상 또는 가지상조직이며 매우
경함

18. 2-2. 탄소함량과 금속조직 ( 원소재 )
FCD 45
S15C
S45C
회주철

19. 2-3. 탄소함량과 철강재료의 종류
범례
주철주물
자동차에 적용이 많은 강종

20. 2-3. 탄소함량과 기계적 물성치 관계
Carbon ( 탄
소 ) 증가
인장강도 증가
공석강 인장강도 최대
경도 증가
항복점 증가
연신율 감소
단면수축율 감소
인장강도 감소
경도 증가
비중 증가
비열 증가
열팽창계수 증가
항자력 증가
열전도율 증가
전기저항 증가
항자력 증가
내식성 감소

21. 2-3. 열처리와 금속조직 ( 카본함량과 조직관계 )
탄소의 함량이 적으면 다음 공정처리를 어떻게 하든지 경도가 낮게 나오고
탄소의 함량이 높으면 높게 나오며 경도는 철강제품의 수명을 결정하는 요소가 된다 .
탄소가 증가하면 항복점 , 인장강도 , 경도가 증가하며
탄소가 감소하면 연신 율과 연성이 커진다 .

22. 2-4. LEVER RULE( 지렛대 법칙 )
일정한 온도에서 두 상태 영역의 조성비 결정
< Lever Rule >
- Ferrite 양 =
(6.67-0.8) / (6.67-0.025) = 0.88
88 %
- Fe3C 의 양 = 12 %
- Ferrite : cementite( 면적비 ) = 7 : 1

23. <Lever Rule - 지렛대법칙 >
<0.4%C steel>
초석페라이트
퍼얼라이트

24. <Lever Rule - 지렛대법칙 >
<1.4%C steel>
초석시멘타이트
퍼얼라이트

25. 2-5. TRANSFORMATION OF HYPO STEEL
조직 형성
▶ hypoeutectoid steel 을 서냉시킴에 따른 조
직형성
▶ 오스테나이트로부터 초석페라이트 형성
(primary ferrite)

26. 2-5. TRANSFORMATION OF HYPER STEEL
조직 형성
▶ hypereutectoid steel 을 서냉시킴에 따른 조
직형성
▶ 오스테나이트로부터 초석시멘타이트 형성
(primary iron
carbide)
초석시멘타이트는 검은선처럼 보이고 있슴

27. 2-5. TRANSFORMATION OF HYPER STEEL
페라이트 기지에서 형성된 시멘타이트 형상
▶ 구형 형상으로 형성된 시멘타이트 모습

28. 2-6. TTT 선도의 이해
냉각곡선
시간에 따른 조직변태과정
▶ 강을 오스테나이트화 한 후에 A1 변태온도 이하의 어느 온도로 급랭시켜서 그 온도를 유지하
면서
시간의 경과에 따른 오스테나이트의 변태를 나타낸 곡선 . C 곡선 또는 S 곡선이라고도 부른다
.

29. 2-6. TTT 선도의 이해

30. 2-6. TTT 선도의 이해

31. 2-7. HARDENABILITY 의 이해
경화능이란 강재가 합금원소와 다른 변화요인들을 기본으로 해서 열적변태처리가
경화능이란 강재가 합금원소와 다른 변화요인들을 기본으로 해서 열적변태처리가
이루어져 마르텐사이트로 되는 상대적인 반응을 정량화하여 말할때 쓰는 용어이다 ..
이루어져 마르텐사이트로 되는 상대적인 반응을 정량화하여 말할때 쓰는 용어이다
(a) Jominy end-quench test
(b) Typical hardness distribution

32. 2-7. HARDENABILITY 의 이해
임계경도 ( 이상임계직경 )
경화능과 입도관계
▶ 강재를 담금질하였을 때 50%martensite 가
생성된 부분의 경도 , 탄소강에서
HRC=50 정도
Hv=550,
▶ 입도가 클수록 경화능이 좋다 .

33. 2-7. HARDENABILITY 의 이해 ( 참고 / 이상임계직경 )

34. 2-7. HARDENABILITY 의 이해
임계경도 ( 이상임계직경 )
▶Various alloy steels with the same carbon content
( 합금강일수록
경화능 우
수)
▶ Mn, Mo, Ni, Cr, Si, Cu, V 순으로 경화능 증가
경화능과 입도관계
▶ Plain carbon steels with varying amounts
of carbon ( 카본함량이 높을수록 경화능 우
수)

35. 2-7. HARDENABILITY 의 이해 ( 참고 / 죠미니밴드 )

36. 2-7. HARDENABILITY 의 이해 ( 참고 / 직경에 따른 조직차
이)
¼
표면부
(x100)
(x500)
▶ 구형 형상으로 형성된 시멘타이트 모습
T부
중심부

37. 2-8. 열처리는 왜 실시합니까 ?
< 중간목적 >
1)
중간 제조과정중 ( 성형과정 ) 제조하
기가 쉬워야 한다 .
- 성형과정이 쉽도록 고강도 재질의
< 최종목적 : >
연화 및 응력제거 ( 프레스 , 절삭가
공 등등 )
2)
1) 높은 경도를 얻기 위해서
2) 강인성을 갖기 위해서
가공과정중 응력을 많이 받는 부품은
3) 높은 내마모성을 얻기 위해서
가공경화된 응력을 풀어주어야 한다
4) 내 피로강도를 갖기 위해서
.
5) 내 파괴인성을 갖기 위해서
-
주조시 주물이 받은 열응력
-
력
단조시 단조품이 받는 압축응

38. 2-9. 열처리의 종류
소재 열처리
1. 노말라이징 (ISO)
2. 어닐링
3. Q/T ( 연속로 )
4. 오스템퍼링
표면 경화 열처리
1. 침탄 ( 질화 ) 열처리
2. 고주파열처리
3. 질화열처리 ( 이온질화 )
4. 오스템퍼링
1.
2.
Marquenching - 마르퀜칭
Martempering - 마르템퍼링

39. 2-9-1. 연화목적의 소재열처리
Normalizing
1)연화목적
2)특정온도역으로 가열후 외기에서 냉각
3)미세한 입자를 얻고 조직의 균일도 개선
4)Non Sense ( 어닐링보다 비쌈 )
Annealing
1)연화목적
2)특정온도역으로 가열후 로내에서 냉각
3)가공성 개선 / 전기적성질 개선
4)Non Sense ( 노말라이징보다 쌈 )
Isothermal Annealing (ISO)
1)연화목적
2)특정온도역으로 가열후 로내에서 강온하여 변태를 촉
진시키고 템퍼링해서 냉각
3)미세한 입자를 얻고 조직의 균일도 개선
4) 노말라이징으로 변태가 다 처리되지 못하는 단점을
보완코자 나온 열처리

40. 2-9-1. ANNEALIN G 처리기술
Full Annealing
1) Full Annealing ( 완전소둔 )
- 어느 경우에 적용합니까 ?
2) Spheroidize Annealing ( 구상화 소
둔)
- 어느 경우에 적용합니까 ?
3) Stress Relief Annealing ( 응력제거
소둔 )
- 어느 경우에 적용합니까 ?

41. 2-9-2. ANNEALIN G 처리기술
1. Full Annealing 은 언제 실시합니까 ?
1) 아공석강을 A3 변태점 보다 50℃ 이상 높은 온도로 가열한 후 로내에서 상온에 이를 때까
지 서서히
냉각한다 .
오스테나이트화 가열과정에서 이전에 가지고 있던 조직은 전부 없어지고
페라이트와 퍼얼라이트 조직으로 재 창조된다 .
2) Full annealing 은
(1) recovery (stress-relie f ), (2) recrystalli zation, (3) grain growth
단계를 가지고 있으며 경도 , 항복강도 , 인장강도가 떨어지게 된다 .

42. 2-9-3. ANNEALIN G 처리기술
2. Spheroidize Annealing 은 언제 실시합
니까 ?
1) 과공석강을 A1 변태점 보다 3℃ 정도 낮은 온도로 가열한 후 로내에서 상온에 이를 때까
지 서서히
냉각한다 .
2) 과공석강은 조직이 퍼얼라이트와 시멘타이트로 이루어져 있는데 시멘타이트는 퍼 얼라이트
주변에서 취약한 망상구조를 하고 있다 . 이러한 조직형태는 가공성을 매우 어렵게 한다 .
그렇기 때문에 가공성 향상을 위해서 SA 를 하게 된다 . 이 SA 처리는 페라이트 기지에 구
상탄화물을 형성시켜 가공성을 쉽게 한다 . 퍼얼라이트와 망상시멘타이트를 분해하는 데 긴
시간이 필요하다 .
3) 낮은 경도 , 높은 연성 그리고 우수한 가공성을 필요로 하는 경우 적합한 열처리이다 .

43. 2-9-3. ANNEALIN G 처리기술
2. Spheroidize Annealing 은 언제 실시합
니까 ?
1) 저탄소강의 경우에는 가공성향상을 위해 구상화열처리를 거의 하지 않는다 .
왜냐하면 구상화조건에서 조직이 너무 연하고 gummy 하기 때문이다 . Cutting tool 이 재
료를 잘라내지 못하고 밀어내는 경향이 있어 오히려 tool 의 선단에서 과열과 마모를 일으
키기 떄문이다 .

44. 2-9-4. ANNEALIN G 처리기술
3. Stress Relief Annealing 은 언제 실시합
니까 ?
1) 심한 가공을 겪었거나 또는 냉간가공을 겪은 경우에 A1 변태점 이하의 온도에서 주로
500℃ ~ 600℃
구간에서 열처리를 한다 .
2) (1) Improved ductility
(2) Removal o f residual stresses that result from cold-wor king or machining
(3) Improved machinability
(4) Grain refinement

45. 2-9-5. 항온열처리 처리기술
강종별 상태도
장입
가열
항온구
간
Air Blow
템퍼링
측정 / 검사
▶ 서냉조건하 Cr-Mo 강등 합금강은 미변태가 남은채 열처리가 끝난다 .
변태를 완료시키기 위해서는 시간이 많이 걸리므로 별도의 냉각곡선을 선택해야 한다 .

46. 2-9-5. ANNEALIN G 처리기술
재결정온도의 이해
1) 열간가공과 냉간가공의 구분은 재 결정온도로 구분한다 .
재결정온도 이상의 가공이 열간가공 ,
이하의 가공이 냉간가공이 된다 .
재결정온도라고 하는 것은 두드려서 변형된 금속의 결정이 정렬을 가다듬어서 재대로 된 결
정으로
되돌아 오는 온도를 말하며 , 이 온도는 보통 금속에서 보면 용 융온도 ( 절대온도 K) 의 약 0.4
배에 해당
한다 .
예를들면 , 철의 용융온도는 1530℃ 이므로
(1530 + 273) K × 0.4 = 721 K
즉 , 721 - 273 = 448 ℃ 가 된다 .
표.
각 금속의 재결정 온도
금속
재결정온도
철 (Fe)
450 ℃
금 (Au)
200 ℃
은 (Ag)
200 ℃
동 (Cu)
220 ℃
알미늄 (Al)
200 ℃
납 (Pb)
- 3 ℃

47. 표면 경화 열처리

48. 2-9-6. 표면열처리
1)
침탄열처리 반응식

49. 2-9-6. 표면열처리
Carburizing
930
℃
CP
850
℃
1.1
120
‘
160
‘
0.8
80
‘
30
‘
오일
퀜칭
time
1)부품이 가열될 때 넣어준 가스로부터 일산화탄소에
서 해리된 카본이 확산에 의해 표면부로 침투해서 표
면경도가 HRC 60 이상의 경도를 얻게 됨 .
2)Key Point
- 가열온도의 선택
- 가열유지시간의 적정성
- 냉각유지시간의 선택
- CP 조절의 선택
3)개선포인트
- 노말라이징과 침탄과의 관계
- 2 중 퀜칭에 의한 입자미세화 , 기계적성질 개선
- 가스소모량의 절감
- 오일관리

50. 2-9-6. 표면열처리

51. 2-9-6. 표면열처리
2)
고주파 유도가열의 원리
교류전원에 연결한 가열코일 사이에 제품을 삽입하면
코일과 샤프트는 떨어져 있음에도 불구하고 금속은 가열된다 .
이 현상을 정리 해보면
1)
코일에 흐르는 전류에 의해 자계 ( 磁界 ) 가 발생한다 .
2)
자계는 Ring type 금속 내에도 생긴다 .
3)
Ring type 금속 내에서는 이 자계를 상쇄하는 방향으로 전류가 흐
른다 ( 이것을 와전류라고 부름 ). 이 와전류는 표면에 가까울수록
많이 흐른다 . ( 표피효과 )
4)
이 와전류에 의한 금속의 전기저항으로 Joule 열이 발생한다 . 당
연히 막대의 표면 근처일수록 발열이 많다 .
5)
그러므로 샤프트 금속은 표면에서 중심부를 향하여 가열이 진행된
다 . 그러나 동시에 방열도 시작된다 .
6)
즉 , Ring type 금속의 중심부는 표면근처에서 먼저 발생한 열의
전도를 받아 표면보다 조금 늦게 가열된다 .

52. 3
열처리와 재료물성치의 관계

53. 3-1. 기계적 물성치 용어
1. 금속재료의 기계적 성
질
2.
강 도 ⇒ 외력에 대한
파괴되기까지의 변형 저항
비중 ⇒ 재료의 순수무게
FCC 구조 ( 면심입방격자 )
용융점 ⇒ 재료가 녹는 온도
BCC 구조 ( 체심입방격자 )
열전도율 ⇒ 열이 옮겨가는 정
도
HCP 구조 ( 조밀육방격자 )
연성 ⇒ 늘어나는 성질
전성 ⇒ 눌렀을때 넓게 퍼지는
성질
취성 ⇒ 파괴되는 정도를 나타
내는 성질
인성 ⇒ 끈기있고 질긴 성질
소성 ⇒ 변형이 일어나는 성질
탄성 ⇒ 원래의 상태로 복구되
는 성질
가소성 ⇒ 원래의 상태로 복구
되는 성질
피로 ⇒ 연속 반복하 파괴되는
성질
금속재료의 물리적
성질
선팽창계수 ⇒ 열이 가해졌을
때 팽창하는 정도
3.
조직과 변태
자기변태 ⇒ 자기의 크기가 변
하는 것
전기전도율 ⇒ 전기를 흘렸을
때 전류가 흐르는 값
동소변태 ⇒ 원자의 배열이 변
화되어 다른 결정격자로 변하는
것
자성 ⇒ 자석의 힘을 지니는 성
질
자성 ⇒ 자석의 힘을 지니는 성
질

54. 3-2. 탄소함량과 기계적 물성치 변화
1.
가공성만을 요구하는 경우 >: 0.05 ~ 0.3%C
2.
가공성과 강인성을 동시에 요구하는 경우 >: 0.3 ~ 0.45%C
3.
가공성과 내마모성을 동시에 요구하는 경우 >: 0.45 ~ 0.65%C
4.
내마모성과 경도를 동시에 요구하는 경우 >: 0.65 ~ 1.2%C

55. 3-2. 기계적 물성치 변화
▶ 조직과 경도와의 상관 관계
▶ 조직과 인성과의 상관 관계

56. 3-3. 노말라이징과 조질열처리 (QT)
문제 )
관계
노말라이징 열처리 또는 조질열처리 (QT) 후 ,
만약 브리넬 경도값이 비슷하게 나오면 재료물성치도 비슷하다고 보아도 될까요
?
HNR 품
QT 품
HB 190
HB 220

57. 3-3. 노말라이징과 조질열처리 (QT)
관계
Actual
경도값 180 ~ 200

58. Actual
경도값 220 ~ 250

59. 3-3. 조질열처리 (QT) 와 금속조직
Quenching 정의 :
오스테나이트화 온도로부터 급랭하여 마르텐사이트 조직으로 변태시켜서
강을 경화하는 열처리방법
< 왜 마르텐사이트 조직을 얻을려고 하는가 ?> 강도가 최고
1) 입자미세화가 일어남
2) 급냉으로 인한 내부응력 존재
3) 탄소에 의한 Fe 격자 강화
4) 무확산 변태로 인한 체적변화에 의한 것
5) 원자격자의 슬립이 생겨 내부 응력 증가
6) 탄소원자 및 Fe3C 를 석출하면서 초격자에 의한 것

60. 3-3. 노말라이징과 조질열처리 (QT) 조직 관계
노말라이징
▶ 경도 HB 200 수준
→ 페라이트 + 퍼얼라이트 혼합조직
QT 처리
▶ 경도 HB 215 수준
→ 솔바이트 조직

61. 3-3. 노말라이징조직과 QT 처리조직 비교
노말라이징
▶ 경도 HB 200 수준
→ 페라이트 + 퍼얼라이트 혼합조직
QT 처리
▶ 경도 HB 215 수준
→ 솔바이트 조직

62. 3-3. 노말라이징과 조질열처리 (QT) 조직 관계
TS : 170kg/mm 2 이
상
HB : 500 이상
TS : 10kg/mm 2 이
상
HB : 300 이상

63. 3-3. 노말라이징과 조질열처리 (QT) 조직 관계
퀜칭상태의 인장강도는 170kg/mm2 이상이고 , 충분한 템퍼링을 거쳐 인장강도를
100kg/mm2 이하로 맞춘다 . 그러나 퀜칭과 템퍼링을 한 강은 노멀라이징 처리한 강에
비해 강도와 인성의 면에서 현저하게 우수하다 .
퀜칭 템퍼링재가 노멀라이징재에 비해 충격치가 인장강도 60kg/mm2 급에서 약 2 배
크고 , 80kg/mm2 급에서는 약 4 배를 나타내어 강인성에서 훨씬 우수하다는 것을 알게
된다 .

64. 3-3. QT 처리품 개발단계 개선 POINT
개선전
▶ 분석데이타 : 1) 깊이에 따른 경도산포
2) 표면부 , 심부 조직상태
(X- 방향 및 Y- 방향 조직상
태)
개선후
▶ 분석데이타 : 1) 인장강도의 관리
2) 깊이에 따른 경도산포
3) 표면부 , 심부 조직상태
(X- 방향 및 Y- 방향 조직상
태)

65. ※. 인장시험편 제작

66. ※. 인장시험편 제작

67. 3-3. 템퍼링과 기계적물성치 변화

68. 3-3. QT 처리품의 템퍼링온도에 따른 조직 변화
마르텐사이트
템퍼드 마르텐사이트
트루사이트
▶
퀜칭후의 조직
솔바이트
400℃ 에서 템퍼링할때
얻어지는 조직
600℃ 에서 템퍼링할때
얻어지는 조직

69. 3-4. 노말라이징과 침탄열처리 관계
문제 )
노말라이징처리온도로서 가장 적당한 온도는 몇도입니까 ?
보통 노말라이징처리는 930℃ 에서 처리하는데 왜 그렇습니까
침탄열처리에 미치는 노말라이징 열처리의 특성은 있습니까 ?
소재열처리업체에서는
900℃ 노말라이징처리하는 것이
경제적인 관점에서 유리한데 ,
900℃ 노말라이징 처리하는 것에
문제가 있나요 ?
?

70. 3-4. 노말라이징과 침탄열처리 관계 ( 입자크기 )

71. 3-4. 노말라이징과 침탄열처리 관계 ( 가열온도와 입자성장 )

72. 3-4. 노말라이징과 침탄열처리 관계 TEST
노말라이징 TEST
침탄열처리 TEST
( 청림열처리 )
( 경북열처리 )

73. 3-4. 시편준비 및 작업조건
제품
노말 온도
경도 (HB)
침탄열처리 조건
940℃
HB 163
900℃
HB 197
940℃
HB 170
900℃
HB 174
온도℃
시간(분)
C.P(%)
85
1.10
침탄
930
60
0.75
강온
온도℃ 850
시간(분) 30
CP
0.75
소입(SEMI)
온도 (℃)
100
유지시간 (분)
30
교반속도(HZ)
55
유량확인
중간치

74. 3-4. 노말라이징 처리시편의 조직
노말 조직 (×100)
표면
900
(℃)
940
(℃)
심부

75. 3-4. SHAFT 품 침탄처리후 입도변화
A.G.S (×100)
표면
심부
SHAFT
900 ℃
AGS 입도 NO.8 이상에 NO.3,4 혼재
SHAFT
940 ℃
AGS 입도 NO.8 이상

76. 3-4. RING 품 침탄처리후 입도변화
A.G.S (×100)
표면
심부
Ring
900 ℃
AGS 입도 NO.8 이상에 NO4,5 혼재
Ring
940 ℃
AGS 입도 NO.8 이상

77. 3-5. SUJ2 조질열처리 (QT) 와 침탄질화 관계
문제 ) SUJ2 소재는 침탄질화 또는 조질열처리 (QT) 를 하여도 표면경도는 HRC 60 수
준으로 나오게
되는데 물성치는 어뗳게 얼마나 다른가요 ?

78. 3-4. 조질열처리 (QT) 와 침탄질화열처리의 내마모성 관계
조질열처리 (QT)
▶ 재질 : SUJ2
경도 : HRC 61.5 ~62
침탄질화열처리
▶ 재질 : SUJ2
경도 : HRC 62.5 ~64.5

79. 3-4. 조질열처리 (QT) 와 침탄질화열처리의 내마모성 관계
침탄질화
QT
850℃ X 4 HR
830℃
가열패턴
190℃
1.5 Hr
2 Hr
표면경도
HRC 61.5 ~62
심부경도
표면경도와 동일수준
1
HRC 62.5 ~64.5
표면경도 대비 3 Point 낮게 !!
(190℃ X 1 H r 40min)
피로수명
(fatigue)
양호
잔류 γ 양
10 %
템퍼영향
200℃ 이상에서 경도 저하
2
1
2
20% 상당 ,
QT 보다 많아야 한다 .
200℃ 이상에서 경도 저하 미미
표면의 높은 경도는 핵 생성과 미세균열의 성장을
억제
dent 의 leading edge 에서의 응력집중을 감소

80. 참고조직 ) SUJ2 QT 조직
HRC61
마르텐사이트
HRC61
탄화물
HRC45~5
0
망상잔류 γ
SUJ2
HRC 62 ~64, X500
QT 조직
냉각속도 지연에 의한
퍼얼라이트와 베이나이트의 석
출

81. 참고조직 ) SUJ2 열처리와 입도관계
성장
1. 결정립 성장

82. 3-5. MARTENSITE 조직의 형태
문제 )
급냉에 의해 형성되는 마르텐사이트 변태조직의 형상은 다 비슷비슷한가요 ?
- 저탄소강 / 중탄소강 / 고탄소강
- 탄소강 / 합금강

83. 3-5. 탄소함유량에 따른 마르텐사이트 조직의 형상
0.45%C
870℃ 가열후 수냉
0.8%C
×500
850℃ 가열후 수냉
×500

84. 3-5. 탄소함유량에 따른 마르텐사이트 조직의 형상
1.1%C
850℃ 가열후 수냉
1.1%C
×500
1030℃ 가열후 유냉
×500

85. 3-6. 열처리상태와 경도와의 관계
문제 )
일반적으로 단단하면 취성이 있고 연하면 질기다고 생각한다 .
아래표에서 압연상태와 조질상태 둘 중 어느 것이 더 질길까 ?
인장강도
신 율
충격치
(kg/mm2)
%
(kg/cm2)
250
85.7
16.4
0.6
350
101.7
22.0
2.7
처 리
C%
경도 (HB)
압연상태
0.7
조 질
0.7
조질
HB 350 짜리는 조질 처리재이기 때문에 단단하면서도 질기게 된다 .
즉 , 조질처리하면 단단하면서도 질기게 된다 ( 조질열처리 (QT) 의 장점 ).

86. 3-6. 경도와 취성과의 관계
1.
경도와 취성간에는 관계가 있다 ? 없다 ?
취성과 인성은 경도만으로 판단할 수 없다 .
2.
완전퀜칭을 강조하는 이유
같은 조질재에서 퀜칭을 제대로 한 후 템퍼링한 것과 불완전 퀜칭후 템퍼링한 것 사이에는
조질후의 경도가 같아도 충격치 , 즉 인성이 다르게 된다 .
완전 퀜칭을 한 것이 훨씬 더 질긴 성질을 갖는다 .
3.
완전 퀜칭 - 템퍼링한 것들 중 경도가 높을수록 취약하고 연할수록 질기다고 할 수 있다 .
이 특수한 경우 ( 완전 퀜칭 - 템퍼링한 것 ) 에만 종래의 상식이 통한다고 생각해야지 이를
언제나 맞다고 생각해서는 안 된다 .

87. 4
열처리공정 핵심관리포인트

88. 4-1. 로내온도분포 측정기술
1.
측정 개요
열처리하는 동안 로내부의 온도분포상태의 균일도가 어느 정도인가를 확인하기 위해 온도를
측정해서 로의 건전성 유무 및 제품의 열처리후 상태의 적합성 유무를 간접적으로 판단하기 위해
행하는 측정활동 .
2.
측정방법
1) 올케이스타입 배치로 : 9 점분포 측정을 실시한다 .
2) 메시벨트타입 연속로 : 좌중우 3 점분포 측정을 실시한다 .
3) 피트타입로 : 상중하 3 점 + 좌중우 3 점분포 측정을 실시한다 .
5
1
7
8
9
2
4
5
6
1
2
3
3
6
8
7
9
4

89. 4-1. 온도분포측정 SQ 평가서 소개 ( 개정판 )

90. ※ BATCH 로 : 9 점분포 온도측정

91. ※ 연속로 : 좌중우 온도분포측정

92. ※ 피트로 : 9 점분포 온도측정

93. ※ 잠정적 대체시행 : 온도분포 균일도 조사 ( 경도 , 깊이 , 조
직)
부위별
경도측정방
법

94. 4-2. 온도분포측정 SQ 평가서 소개 ( 개정판 )
1.
로내온도편차 : ±10℃ 이내
2.
측정기준 : 보상도선 측정값과 콘트롤러 온도표시값 차이

95. 4-2. 로내온도분포 측정기술 – 문제점 및 개선안
3.
측정업무의 애로사항
1) 임가공업으로 제품 수배에 어려움 존재하여 제품장입과 함께 측정이 어렵고 ,
계획성있게 추진 하기가 어려움
→ 공로상태측정이나 더미상태에서 측정실시중임 .
2) 측정에 따른 가동로스가 심함 (1 회 측정시간 : 평균 3Hr 소요 ( 장입 ~ 승온 1Hr 경과시 측
정 ))
- 측정시간동안 작업실시를 못함
- 설비대수가 10 대가 넘어가는 회사의 경우 인원 및 장비의 가동로스가 너무 큼
3) 측정절차서의 미보유가 많음
- 회사마다 측정기준이 다소 상이함
4) ±10 ℃ 를 초과할 시 조치사항의 기준마련 미흡
→ 예 ) 30℃ 의 편차를 보이면 로의 점검 실시후 재측정 등등 ..(40℃ 의 경우 로 수리 의뢰 )
2.
개선안 : 설비가 많아 매년 전 설비를 측정하는 것이 불가능한 경우 , 측정주기를 별도로 설정운영
1) 9 점분포측정 (3 년 주기로 실시 )
2) 약식 3 점 분포 측정 ( 매년 실시 )

96. 4-2. 로내온도분포 측정기술 – 문제점 및 개선안
1.
로내온도분포 측정계획 ( 로 12 대를 보유한 경우 )

97. 4-2. 로내온도분포측정기술 관 련기준 (2)
<CQI-9
1.
평가 기준 >
로내온도편차 : 1) 가열로 ±15℃ 이내
2) 템퍼링 : ±10℃ 이내 (±5℃ 이내 , for Al 용체화 )

98. 4-3. 로내분위기측정기술 -
관련기준 (1)
< SQ 평가 관리기준 >
1.
O2 센서 검교정 : 매년 ( 권장값 )
< 문제점 >
1. 현상 : 1) 검교정기관이 없슴
2) 우수한 업체의 경우는 검교정없이 매년 신품 교체하지만 관리가 안되는 업체는 …
2.
원인 : 1) 유지관리가 고비용구조임
2) O2 센서의 신뢰성이 제각각임 (case by case :1 년경과 문제 無 / 0.5 년 문제 발생 有 )
< 개선관련 KAP 제안 >
1.
검교정된 Calibrator 를 이용하여 자체측정 실시
→ 예 ) 1) 초년도 : 검교정된 신품을 사용
- 신품의 미세전압 측정하여 데이터를 남김 ( 예 : at 900℃ 1100mv)
2 년차 : 6 개월 간격으로 Calibrator 로 미세전압 측정 ( 예 : 1080~1120mv / 합격 )
3 년차 : 신품구입후 교체
2.
Shim stock Test 후 카본농도 측정으로 분위기 검증 ( 년 1 회 )

99. 4-3. 로내분위기측정기술 - 관련기준 (2)
<CQI-9
평가 기준 >
1.
센서관리 : 매년 교정 (calibrated)
- Dew Point
- 3 Gas Analyzer
- Spectrometer
- Carbon IR combustion Analyzer
- Oxygen Probe Controller 는 반년마다 교정할 것
2.
3 Gas Analyzer 의 교정은 zero-span gas 분석을 통해 매주 체크 실시할 것
3.
검교정 : 자체교정 또는 외부교정에 대한 구체적인 언급은 없다 .
통상적으로 외부에 의뢰해서 하는데 상기 품목의 검교정 기관이 있다 ? 없다 ?

100. 4-3. 로내분위기측정기술 - CQI-9
<CQI-9
평가서 : 침탄 , QT>
평가 기준

101. 4-3. 로내분위기측정기술 - 관리

103. 4-4 신규장비의 검교정 ( 업체보증 전환 )
신장비 설치시
개선후
자체 검사필증
기기번호
차기교정일
▶ 주요 보증항목에 대한 외부검교정 실시
- 온도조절기 ( 콘트롤러 )
- 레코더
- 열전대
HT 10-001
2014.05.21
▶ 자체 검교정 Tag 부착 가능 / 구비서류 보유
시
1) 설비업체 설비보증서 보유
2) 설비대장 보유 ( 검교정 면제항목 리스
트 유첨 )

104. 4-4. 검교정관련 구비서류
① 보증서
② 설비대장
가능
자체 검교정 TAG

105. 4-4. 설비대장 및 검교정대상품 리스트 등록
설비대장
< 설비대장 나지 >
각 기기에 대한
1)제조일자
2)설치일
3)메이커
기록관리 실시

106. 마무리 ( 열처리와 자동차산업의 성장 )
신기술
자동화
열처리 명장
품질 기술의 확립
ÃÖÀ±¼® ¸íÀå ¿µ»óÆÄÀÏ 1

107. 감사합니
다