기어재료 열처리 관련 특성

경화성

의미: 담금질 후 마르텐사이트를 얻는 강철의 능력을 나타냅니다. 강철 등급에 따라 담금질 능력이 다릅니다.

담금질성이 다른 강의 경우 담금질 후 얻어지는 경화층의 깊이가 다르므로 단면에 따른 금속 조직 및 기계적 특성도 다릅니다. 경화층의 깊이는 경화된 표면 마르텐사이트로부터 50% 마르텐사이트층까지의 깊이를 말한다. 모든 경화된 공작물은 일반적으로 표면에 잔류 인장력이 있어 변형 및 균열이 발생하기 쉽고 작업의 피로 성능에도 해롭습니다.

디자인 시 고려해야 할 핵심 사항:

1. 부품의 크기가 클수록 내부 열용량이 커지고 담금질 중 부품의 냉각 속도가 느려집니다. 따라서 경화층이 얇을수록 성능은 저하됩니다. 이러한 현상을 강철의 크기 효과라고 합니다. 따라서 작은 크기의 성능 데이터를 기반으로 한 대형 부품의 강도 계산에는 사용할 수 없으며 강의 경화성을 고려해야 합니다.

2. 단면적이 크거나 구조가 복잡한 기어는 다원소 합금강으로 만들어져 적절하고 적절한 경화성을 보장하고 단면 전체에 걸쳐 우수한 종합 기계적 특성을 보장하며 변형을 줄이고 균열을 방지합니다.

3. 탄소강 기어의 경우 탄소강의 담금질이 낮기 때문에 큰 크기를 설계할 때 노멀라이징 및 담금질 및 템퍼링 효과는 유사하지만 노멀라이징은 비용을 절감할 수 있고 담금질 및 템퍼링이 필요하지 않습니다.

4. 강의 담금질성 제한으로 인해 모듈러스가 크고 고품질 기어는 기어 개방 후 담금질 및 템퍼링되어야 합니다.

경화성

의미: 정상적인 담금질 조건에서 임계 냉각 속도를 초과하여 형성된 마르텐사이트 조직이 가장 높은 경도에 도달할 수 있음을 의미합니다.

설계 시 고려해야 할 핵심 사항: 경화성은 경화성과 다르며 주로 강의 탄소 함량에 따라 달라집니다. 강철의 탄소 함량이 높을수록 담금질 후 경도가 높아지는데, 이는 합금 원소와 거의 관련이 없습니다. 따라서, 담금질 경도가 높은 강이라고 해서 반드시 담금질성이 높은 것은 아니며, 경도가 낮은 강도 담금질성이 높을 수 있습니다.

과열 민감도

의미: 정상적인 담금질 조건에서 임계 냉각 속도를 초과하여 형성된 마르텐사이트 조직이 가장 높은 경도에 도달할 수 있음을 의미합니다.

설계 시 고려해야 할 핵심 사항: 경화성은 경화성과 다르며 주로 강의 탄소 함량에 따라 달라집니다. 강철의 탄소 함량이 높을수록 담금질 후 경도가 높아지는데, 이는 합금 원소와 거의 관련이 없습니다. 따라서, 담금질 경도가 높은 강이라고 해서 반드시 담금질성이 높은 것은 아니며, 경도가 낮은 강도 담금질성이 높을 수 있습니다.

템퍼링 안정성

의미: 정상적인 담금질 조건에서 임계 냉각 속도를 초과하여 형성된 마르텐사이트 조직이 가장 높은 경도에 도달할 수 있음을 의미합니다.

설계 시 고려해야 할 핵심 사항: 경화성은 경화성과 다르며 주로 강의 탄소 함량에 따라 달라집니다. 강철의 탄소 함량이 높을수록 담금질 후 경도가 높아지는데, 이는 합금 원소와 거의 관련이 없습니다. 따라서, 담금질 경도가 높은 강이라고 해서 반드시 담금질성이 높은 것은 아니며, 경도가 낮은 강도 담금질성이 높을 수 있습니다.

변형 및 균열 경향

의미: 가열 및 냉각 과정에서 강철이 열 응력 및 구조적 응력을 생성하는 경향을 나타내며, 그 결합 효과가 강철의 σs 또는 σb를 초과하여 변형 및 균열을 유발합니다.

설계 시 고려해야 할 주요 사항: 가열 또는 냉각이 너무 빠르며, 고르지 않은 가열 및 냉각으로 인해 공작물이 쉽게 변형되거나 균열이 발생할 수 있습니다.