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어닐링(Annealing)과 템퍼링(Tempering)의 차이

작성자
STEELTOPIA
작성일
23-09-20

어닐링(풀림)과 템퍼링(뜨임)은 모두 금속을 열처리하는 방법입니다. 열처리의 목적은 제조를 위해 금속의 물리적 또는 화학적 특성을 의도적으로 변경하는 것입니다. 열처리는 강도, 경도, 성형성, 연성, 가단성 및 가공성을 포함하여 금속 제품의 많은 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.


일반적으로 금속의 열처리에 영향을 끼치는 데에는 3가지 변수가 있는데, 제조업체가 가열하는 온도, 그 온도에서 얼마나 오래 머무는지와 냉각 방법 혹은 속도입니다. 열처리를 거치는 금속의 유형과 고객이 찾고자 하는 것에 따라 이러한 변수가 달라집니다. 그러나 효과적인 열처리에는 세 가지 모두 정밀한 컨트롤이 필요합니다.


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어닐링(ANNEALING, 풀림)

어닐링이란 금속을 연화시키고 응력을 완화하며 연성을 증가시키는 3단계 열처리 공정입니다. 어닐링 작업을 진행하는 동안 재료를 이상적인 온도로 가열한 다음, 일정 시간 동안 해당 온도를 유지합니다. 그런 후에는 서서히 냉각을 시킵니다. 어닐링을 하는 주된 이유는 더 스무스한 가공을 위해 경도를 낮추기 위함입니다.  

​위에서 언급한 3단계 열처리 공정에는 회복, 재결정화, 결정립 성장이 있습니다. 

1) 회복

어닐링 공정의 첫 번째 단계인 회복은 금속의 물리적 특성을 복원합니다. 가열로에서 금속을 완전히 가열하면 부품 조직의 전위가 줄어들어 잔류 응력이 완화되고 연성이 향상됩니다.

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2) 재결정화

어닐링과 템퍼링 강은 해당 공정에서 구분이 되기 시작합니다. 이 단계는 냉간 가공 제조 공정의 결과로 발생하는 소성 변형을 수정합니다. 재결정화하는 동안 다시 임계온도로 올리는데, 이는 금속의 재결정 온도보다 높지만 융용 온도보다는 높지 않은 온도입니다. 이 과정에서 재료가 변형되거나 늘어난 입자를 대신하는 새로운 입자가 형성됩니다. 이는 재료의 경도를 감소시키고 연성을 더욱 증가시킵니다.

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3) 결정립 성장

이 마지막 단계에서 형성되기 시작하는 새로운 결정립이 완전히 형성됩니다. 냉각 공정을 제어하고 특정 속도를 유지함으로써 결정립 성장은 보다 연성이 높고 덜 단단한 재료를 생성합니다.

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템퍼링 (TEMPERING, 뜨임)

템퍼링은 가공 중에 견딜 수 있도록 단단하고 부서지기 쉬운 강철의 인성을 향상시키는 열처리입니다. 템퍼링을 하려면 금속이 하한 임계 온도보다 낮은 온도에 도달해야 합니다. 온도는 합금에 따라 달라지나 크게 저온/중온/고온 템퍼링 세 가지로 나눌 수 있습니다.

-저온 템퍼링은 150~250℃이며, 담금질 후 높은 경도와 내마모성을 유지하기 위해 내부 응력, 취성을 줄입니다.

-중온 템퍼링은 350~500℃이며, 탄성 및 강도를 향상시킵니다.

-고온 템퍼링은 500~650℃이며, 500℃ 이상의 온도에서 템퍼링 된 경화강 부품을 고온 템퍼링이라고 합니다.

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강철이 하한 임계 온도에 도달하면 미리 계산된 시간 동안 해당 지점을 유지합니다. 강철의 유형에 따라 임계 온도가 결정이 되고, 재료를 해당 온도에서 유지하는 데 필요한 시간이 결정됩니다.

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템퍼링에 영향을 미치는 다른 변수에는 금속이 임계 온도에 머무르는 시간과 냉각 속도가 포함됩니다. 이 두 가지 요소는 재료의 기계적 특성에 영향을 미칩니다.
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