스프링 강을 숏피닝하면 기계적 성질 중 무엇을 증가시키기 위해서 하는가?
- 인장 강도
- 연성
- 피로 한도
- 크리프 파단 강도
정답과 해설 보기
정답 ③ · 숏피닝 공법의 목적을 기계적 성질과 연결하여 묻는 문제이다. 숏피닝은 금속 표면에 작은 구슬을 분사하여 표면층에 압축 잔류응력을 형성하는 표면 강화 공정이다.
스프링 강 숏피닝은 표면 압축 잔류응력을 발생시켜 피로 균열 발생을 억제하므로 피로 한도를 증가시킨다.
개념 한 쪽
일반기계기사 열처리에 따른 변형 — 항온 열처리·오스포밍·담금균열 원인
변형 세트는 「변형을 줄이는 열처리 × 균열의 원인」이 축이다. 오스템퍼링·마퀜칭은 항온 열처리로 변형을 억제하고, 담금균열은 두께 차이로 인한 변태 시간 차이에서 온다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「열처리에 따른 변형」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공정 조작 판별 | 1 | 베이나이트를 얻는 항온 열처리 조작 고르기 |
| 균열 원인 판별 | 1 | 금형 담금질 균열의 이유 고르기 |
| 방법 선택 | 1 | 암모니아 가스 표면 경화법 고르기 |
뜻
변형 제어 열처리부터 정리한다. 베이나이트 조직을 얻으려면 오스테나이트를 중간 온도 구간(250~550℃)에서 일정 시간 유지하는 항온 열처리인 오스템퍼링을 한다. 일정 온도에서 일정 시간 유지하며 상변태를 진행시키는 항온 열처리에는 마퀜칭도 해당된다. 과냉 오스테나이트 상태에서 소성 가공한 뒤 냉각해 마텐자이트화하는 열처리는 오스포밍이다.
균열·확산 상식이 둘째 축이다. 금형의 표면과 중심부, 얇은 부분과 두꺼운 부분에서 담금질 균열이 생기는 이유는 두께 차이로 냉각 속도가 달라 마텐자이트 변태 시간이 어긋나 잔류응력이 생기기 때문이다. 질화법은 침탄법보다 경도가 높고 변형이 적으며 추가 열처리가 필요 없지만 침투 속도가 느려 단시간에 깊은 경화층을 얻기 어렵다. 암모니아 가스로 표면만 경화시키는 방법은 질화법이다. 침탄·질화처럼 탄소 또는 질소 원자가 한쪽으로만 이동하는 확산은 단일확산이다. 편석과 수지상 조직을 없애 연신율을 높이는 열처리는 확산 풀림이고, 서브제로 처리는 잔류 오스테나이트를 마텐자이트로 전환해 경도·치수 안정성은 물론 내마모성·내피로성까지 높인다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 항온 열처리 분류 — 오스템퍼링(베이나이트), 마퀜칭을 항온 계열로 분류한다. ② 균열 원인 — 두께 차이 → 냉각 속도 차이 → 변태 시간 차이 → 잔류응력의 줄기를 묻는다. ③ 질화 특징 — 변형 적음·추가 열처리 불필요·침투 느림을 옳게 짝짓는다.
대표 기출 3문항
백주철 주물을 고온도에서 장시간 풀림해서 시멘타이트를 분해 또는 소실시킴으로서 인성이나 연성을 증가시킨 주철은?
- 가단주철
- 칠드주철
- 고력합금주철
- 구상흑연주철
정답과 해설 보기
정답 ① · 백주철을 고온에서 장시간 풀림하여 시멘타이트를 분해함으로써 인성과 연성을 높인 주철을 묻는 문제이다. 백주철의 시멘타이트는 경도는 높지만 취성이 크므로, 이를 고온 장시간 어닐링하면 탄화물이 흑연으로 분해되어 연성을 가지는 가단주철이 된다.
고온 장시간 풀림으로 시멘타이트를 분해해 인성·연성을 높인 주철은 가단주철이다.
하부 Bainite 조직과 유사한 침상조직은?
- Ferrite
- Osmondite
- Sorbite
- Martensite
정답과 해설 보기
정답 ④ · 하부 베이나이트와 유사한 침상 조직을 가진 조직을 묻는 문제이다. 베이나이트는 생성 온도에 따라 상부와 하부로 나뉘는데, 하부 베이나이트는 침상 형태를 가지며 마르텐사이트와 조직 형태가 유사하다.
베이나이트(Bainite)는 상부 조직과 하부 조직으로 나뉘며, 하부 베이나이트는 마르텐사이트와 유사한 침상 조직을 가집니다.
자주 묻는 물음
- 베이나이트 조직을 얻는 항온 열처리는 무엇인가요?
- 오스템퍼링입니다. 오스테나이트를 250~550℃의 중간 온도 구간에서 일정 시간 유지합니다.
- 금형의 담금질 균열은 왜 생기나요?
- 얇은 부분과 두꺼운 부분의 냉각 속도가 달라 마텐자이트 변태 발생 시간이 어긋나 잔류응력이 생기기 때문입니다.
- 질화법을 침탄법과 비교한 장점은 무엇인가요?
- 더 높은 경도와 적은 변형, 추가 열처리가 불필요하다는 점입니다. 대신 침투 속도가 느려 깊은 경화층을 짧은 시간에 얻기 어렵습니다.
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