개념 한 쪽
표면경화 세트는 「처리법이 만드는 조직 × 처리법의 조건」 짝짓기다. 오스템퍼링은 베이나이트를 얻어 변형이 적고 탄성이 좋으며, 티타늄 화합물 증착은 공구강 표면 경화에 쓰인다.
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출제기준 단원 「표면경화 열처리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조직 매칭 | 1 | 오스템퍼링으로 얻는 변형 적고 탄성 좋은 조직 |
| 조건 판별 | 1 | 질화법 특징 설명 중 틀린 것 고르기 |
| 방법 선택 | 1 | TiN·TiC 증착 표면 경화법 고르기 |
처리법별 얻는 조직부터 정리한다. 오스템퍼링은 마텐자이트 변태를 피하고 베이나이트 조직을 얻어 열처리 변형이 적고 탄성이 증가한다. 마텐자이트와 베이나이트의 혼합 조직을 얻는 향온 열처리는 마템퍼링이다. 템퍼링은 담금질 후 잔류 응력을 제거하고 인성을 높이기 위해 하고, 담금질 조직 중 경도가 가장 높은 것은 마텐자이트다.
표면 경화법의 종류와 조건이 둘째 축이다. 공구강 표면에 TiN이나 TiC를 증착시키는 표면 경화법은 화학기상증착 방식이다. 질화법은 침탄법보다 처리 시간이 훨씬 길어 고온·장시간 공정이라는 점을 물어본다. 고속도강은 고탄소·고합금 특성을 살려 1200℃ 이상의 고온에서 담금질한다. 석출 경화를 하려면 합금 원소가 고용체 안에 고르게 분산된 용체화 처리가 예비 공정으로 필요하다. 강재의 화학 조성을 바꾸지 않으면서 경화하는 방법은 쇼트 피닝이다.
출제 패턴은 세 가지다. ① 조직 매칭 — 오스템퍼링은 베이나이트, 마템퍼링은 혼합 조직, 담금질은 마텐자이트로 연결한다. ② 방법 선택 — 증착 경화, 질화, 쇼트 피닝처럼 조건(조성 변화 여부, 온도, 시간)으로 방법을 가린다. ③ 목적 확인 — 템퍼링의 목적(잔류 응력 제거·인성 향상)을 확인한다.
표면 경화 열처리 방법 중에서 암모니아 가스(NH3)로 표면만 경화시키는 방법은?
정답 ③ · 암모니아 가스를 이용해 표면만 경화시키는 표면경화 열처리 방법을 묻는 문제이다. 질화법은 암모니아 가스(NH3)를 약 500~550℃로 가열하여 분해시키면 생기는 질소를 강 표면에 침투시켜 경화하는 방법으로, 담금질 없이도 고경도를 얻는다.
표면 경화 열처리 중 암모니아 가스를 사용하여 표면에 질소를 침투시켜 경화시키는 방법은 질화법이다.
다음 담금질 조직 중 가장 경도가 높은 것은?
정답 ② · 담금질 조직 중 경도가 가장 높은 것을 묻는 문제이다. 담금질 시 급속 냉각에 의해 생성되는 마텐자이트는 탄소가 과포함된 체심사방정 구조로 전위 운동을 방해하여 경도가 가장 높다.
담금질 시 급속 냉각으로 생성된 마텐자이트 조직이 가장 높은 경도를 가진다.
탄소강에서 템퍼림(tempering)을 하는 주된 목적으로 가장 적합한 것은?
정답 ④ · 탄소강의 템퍼링 목적을 묻는 문제이다. 템퍼링은 담금질 후 생성된 마르텐사이트 조직을 재가열하여 잔류 응력과 변형률(스트레인)을 감소시키고 인성을 높이기 위해 수행하는 열처리이다.
템퍼링은 담금질 후 잔류 응력을 제거하고 인성을 높이기 위해 수행하는 열처리 공정이다.
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