1 경화능 개요
1) 경화능의 정의
- 재료가 가열 후 냉각시 마르텐사이트(Martensite)를 얻기 쉬운 정도이며, 마르텐사이트의 영향으로 경화되는 능력을 뜻한다.
- 경화능이 좋다는 의미는 경도가 높다는 의미와는 다르며 경도가 높은 마르텐사이트의 생성 및 발달의 용이한 정도를 의미한다.
* 소입 경화하기 쉬운정도를 뜻함.
* 경화된 깊이와 경도의 분포로 경화능을 판단한다.
* 경화능이 좋다는것은 재료를 냉각시키는 조건(냉각속도, 냉각환경)과 크게 상관없이 Martensite 형성이 잘 된다는 의미이다.
2) 경화능의 측정
- 경화능은 일반적으로 경화가 된 깊이의 대소로 비교한다.
- 경화능은 경화능 시험 방법 [KS D 0206 강의 경화능 시험 방법(한쪽 끝 담금질 방법)]으로 측정한다.
- 경화능의 측정 종류
* 조미니시험법 ; 가장 일반적으로 적용됨
* SAC법
* P-F법
3) 질량효과
- 질량효과는 재료의 질량 및 단면 치수의 대소에 의하여 열처리 효과가 달라지는 정도를 말한다.
- 두께의 대소에 따라 냉각 속도에 차이가 생겨 이것이 재질을 불균일하게 하는 정도를 말한다.
* 주철에서는 일반적으로 두께가 얇은 부분은 경화되고, 두꺼운 부분은 냉각이 느려서 조직이 조대회되어 연해진다.
- 질량효과는 재료의 크기와 형상을 기준으로 열처리 효과를 판단하는 것이고, 경화능은 변태의 확산 및 분포정도로 판단하는 것이다.
2 경화능에 영향을 미치는 요소
1) 탄소함량(wt%C)
- 탄소함량을 증가시킬수록 경화능을 높일 수 있다.
* CCT곡선에서 변태 C곡선을 오른쪽으로 이동시키는 효과가 있어서, 펄라이트, 베인나이트의 형성을 지연시킨다.
- 저탄소강에서는 Ms및 Mf 온도가 높기 때문에 담글질된 소재의 미세조직이 균일하나 중탄소강/고탄소강의 경우 Mf온도가 0도 이하로 내려가므로 잔류오스테나이트 및 마르텐사이트 베인나이트가 혼합된 미세조직이 생설될 가능성이 증가한다.
* 잔류오스테나이트는 불안정한 상태로 재료의 취성파괴가 쉽게 일어난다.
2) 결정립 크기(오스테나이트 상태시)
- 결정립의 크기가 크면 펄라이트로의 진행이 더뎌지므로 마르텐사이트화(경화능)가 개선된다.
- 마르텐자이트는 무확산 변태인데, 대체적으로 결정립 사이즈가 작으면 확산이 빠르게 이루어져 마르텐사이트 대신 펄라이트화가 촉진되어 마르텐사이트로 변화될 오스테나이트가 줄어든다. 즉 결정립이 클수록 경화능은 좋아진다.
- 결정립이 클수록 경화능은 좋아지지만, 침상의 석출 형상도 커지므로 취성은 증가한다.
3) 합금 원소량 및 합금 원소의 종류
- 합금원소를 첨가한다면 경화능이 좋아진다.
* Ni, Mo, Cr등의 합금원소를 첨가시키면, 합금원소들이 확산을 방해하여 오스테나이트에서 펄라이트로의 상변태를 억제하므로 마르텐사이트가 더 많이 생성된다.
