어닐링, 노멀라이징, 담금질, 템퍼링 및 표면 개질 열처리 후 단조로 인해 열처리 변형이 발생할 수 있습니다.

변형의 근본 원인은 열처리 시 단조품의 내부 응력, 즉 내부와 외부의 온도차와 구조 변형의 차이로 인해 열처리 후 단조품의 내부 응력이 남는다.

이 응력이 열처리 중 특정 순간에 강의 항복점을 초과하면 단조품의 변형이 발생합니다.

열처리 과정에서 발생하는 내부응력에는 열응력과 상변화응력이 포함된다.

1. 열응력
단조품을 가열하고 냉각시키면 열팽창과 냉간수축 현상이 동반됩니다. 단조품의 표면과 코어를 서로 다른 속도로 가열하거나 냉각하여 온도차가 발생하면 부피의 팽창 또는 수축도 표면과 코어의 팽창 또는 수축과 다릅니다. 온도차에 따른 부피 변화로 인해 발생하는 내부 응력을 열응력이라고 합니다.
열처리 과정에서 단조품의 열 응력은 주로 다음과 같이 나타납니다. 단조품이 가열되면 표면 온도가 코어보다 빠르게 상승하고 표면 온도가 높아 팽창하며 코어 온도가 낮아 팽창하지 않습니다. , 이때 표면압축응력과 코어인장응력이다.
투열요법 후 중심부 온도가 상승하고 단조품이 팽창합니다. 이 시점에서 단조품의 부피 팽창이 나타난다.
공작물 냉각, 코어보다 빠른 표면 냉각, 표면 수축, 수축을 방지하기 위한 심장의 고온, 표면의 인장 응력, 심장이 압축 응력을 생성하고, 특정 온도로 냉각되면 표면이 냉각되어 더 이상 수축되지 않습니다. 지속적인 수축으로 인해 코어 냉각이 발생하는데, 표면은 압축 응력인 반면, 인장 응력의 핵심인 냉각 종료 시의 응력은 단조품 내부에 여전히 존재하며 이를 잔류 응력이라고 합니다.

2. 상변화 스트레스

열처리 과정에서 단조품의 질량과 부피는 서로 다른 조직의 질량과 부피가 다르기 때문에 변화해야 합니다.
단조품의 표면과 코어 사이의 온도차로 인해 표면과 코어 사이의 조직 변형이 시기적절하지 않아 내부와 외부의 질량과 부피 변화가 다를 때 내부 응력이 발생하게 됩니다.
이러한 조직 변형의 차이로 인해 발생하는 내부 응력을 상변화 스트레스라고 합니다.

강의 기본 조직의 질량 부피는 오스테나이트, 펄라이트, 소스테나이트, 트루스테나이트, 하이포베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 마르텐사이트의 순으로 증가합니다.
예를 들어, 단조품을 급냉시킨 후 급랭시키면 표면층은 오스테나이트에서 마르텐사이트로 변태되어 부피가 팽창하지만 심부는 여전히 오스테나이트 상태에 있어 표면층의 팽창을 방해하게 된다. 그 결과, 단조품의 중심부는 인장응력을 받고, 표면층은 압축응력을 받게 됩니다.
계속 냉각되면 표면온도가 떨어져 더 이상 팽창하지 않지만, 마르텐사이트로 변하면서 심장의 부피는 계속 부풀어오르기 때문에 표면에 의해 저지되어 심장은 압축응력을 받게 되고, 표면은 인장 응력을 받습니다.
매듭을 냉각시킨 후 이 응력은 단조품 내부에 남아 잔류 응력이 됩니다.

따라서 담금질 및 냉각과정에서 열응력과 상변화응력은 반대가 되고, 단조품에 남아있는 두 응력도 반대가 된다.
열 응력과 상변화 응력이 결합된 응력을 담금질 내부 응력이라고 합니다.
단조품의 잔류 내부 응력이 강철의 항복점을 초과하면 공작물에 소성 변형이 발생하여 단조 변형이 발생합니다.

(출처:168 단조 네트)