스테인레스 스틸의 열처리 유형
스테인리스 강의 열처리는 대부분 금속 표면의 침탄, 탈탄 및 스케일링을 피하기 위해 통제된 조건에서 수행됩니다.
가열 냉각
어닐링 또는 용체화 처리는 가공 경화된 오스테나이트계 스테인리스강을 재결정화하고 가공 경화된 스테인리스강 주위에 침전된 크롬 탄화물을 용액으로 끌어들이는 데 사용됩니다. 또한, 이 처리는 냉간 가공 시 발생하는 응력을 제거하고 수지상 스테인리스강 용접부를 균질화합니다.
스테인리스강의 어닐링은 1040°C 이상의 온도에서 수행되지만 특정 유형의 강철은 미세한 입자 크기를 고려하면서 1010°C 미만의 매우 제어된 온도에서 어닐링될 수 있습니다. 표면 스케일링을 방지하고 입자 성장을 제어하기 위해 공정을 짧은 간격으로 유지합니다.
담금질 어닐링
오스테나이트계 스테인리스강의 담금질 소둔은 감작성을 극복하기 위해 물 담금질로 금속을 급속 냉각시키는 공정입니다.
안정화 어닐링
안정화 어닐링은 종종 등급 321 및 347의 기존 어닐링 후에 수행됩니다. 이러한 등급의 구성에 존재하는 탄소는 어닐링 동안 등급 321의 티타늄 및 등급 347의 니오븀과 결합할 수 있습니다. 니오븀 또는 티타늄 카바이드 형태의 탄소 석출은 870 ~ 900°C의 온도에서 2 ~ 4시간 동안 추가 소둔한 후 급속 냉각하여 발생하여 크롬 카바이드의 석출을 방지합니다.
이 처리는 400~870°C 범위의 온도와 관련된 엄격한 부식성 작동 조건 또는 조건에서 수행할 수 있습니다.
청소
오스테나이트계 스테인리스 강의 표면은 열처리 또는 풀림 전에 탄소질 잔류물, 그리스 및 오일을 제거하기 위해 철저히 청소해야 합니다. 잔류물의 존재는 침탄을 초래하여 내식성을 감소시키기 때문입니다.
공정 어닐링
모든 페라이트계 및 마르텐사이트계 스테인리스강은 페라이트 온도 범위에서 가열하여 열처리하거나 오스테나이트 범위의 임계 온도 이상으로 가열하여 완전히 열처리할 수 있습니다. 아임계 어닐링은 일반적으로 760~830°C의 온도에서 수행할 수 있습니다. 구상화 및 페라이트 탄화물의 연질 구조는 1시간 동안 전체 어닐링 온도에서 25°C로 재료를 냉각하거나 아임계 어닐링 온도에서 1시간 동안 재료를 유지하여 생성할 수 있습니다. 전체 어닐링 후 냉간 가공된 제품은 30분 이내에 아임계 온도에서 어닐링될 수 있습니다.
작동 온도 범위 전체에 걸쳐 단상 구조를 유지하는 페라이트 강 등급은 760~955°C의 온도에서 짧은 재결정 소둔만 필요로 합니다.
통제된 분위기
스테인리스강은 일반적으로 스케일링을 줄이기 위해 통제된 조건에서 어닐링됩니다. 이 처리는 염욕에서 수행할 수 있지만 고환원 조건에서 수행되는 광휘소둔이 가장 바람직하다. 제조업체는 수소와 질소가 있는 상태에서 와이어, 튜브 및 평판 압연 코일 제품의 광휘 어닐링을 수행합니다. 광택 소둔 제품을 "BA"라고 합니다.
경화
저합금강과 마찬가지로 마르텐사이트 스테인리스강은 템퍼링, 담금질 및 오스테나이징을 사용하여 경화됩니다. 오스테나이징 온도 범위는 980~1010°C입니다. 980°C의 오스테나이징 온도에서 담금질 상태의 경도는 먼저 증가한 다음 유지 후에 떨어지는 경향이 있습니다. 특정 강종에 대한 최적의 오스테나이징 온도는 다음 공정 템퍼링 온도를 기반으로 할 수 있습니다.
고탄소강 및 저탄소강의 복잡한 단면의 균열은 오스테나이트화 전에 강을 790°C로 예열하여 방지할 수 있습니다.
냉각 및 담금질
마르텐사이트 스테인리스강은 합금 함량이 높기 때문에 경화성이 높습니다. 완전한 경도는 오스테나이징 온도에서 공랭식을 통해 달성할 수 있지만 더 큰 섹션을 경화하려면 때때로 오일 퀜칭이 필요할 수 있습니다. 경화된 구성 요소는 특히 오일 퀜칭을 사용하여 균열을 방지한 경우 실온에서 냉각한 후 즉시 템퍼링해야 합니다. 어떤 경우에는 부품이 템퍼링 전에 -75°C에서 동결됩니다. 마르텐사이트 강의 템퍼링은 510°C보다 높은 온도에서 수행된 다음 취성을 피하기 위해 400°C 미만의 온도에서 강의 급속 냉각이 수행됩니다.
일부 석출 경화 스테인리스강은 표준 마르텐사이트 유형과 비교할 때 엄격한 열처리가 필요합니다. 예를 들어, 노화, 영하 냉각, 트리거 어닐링 및 어닐링에는 반오스테나이트 석출 경화 유형이 필요할 수 있습니다. 반면에 마르텐사이트 석출 경화형은 시효 처리만 하면 되는 경우가 많습니다.
스트레스 풀기
400°C 미만의 스트레스 해소가 가장 일반적인 방법이지만 그 결과는 중간 정도의 스트레스 해소에 불과합니다. 최대 425~925°C의 온도에서 응력을 제거하면 치수 불안정성 또는 응력 부식 균열을 유발하는 잔류 응력이 크게 감소합니다. 870°C에서 1시간의 응력 완화는 잔류 응력의 약 85%를 완화합니다. 그러나 이 온도 범위는 입계에서 탄화물을 침전시켜 많은 매체에서 내식성에 영향을 미치는 과민성을 초래할 수 있습니다. 이러한 영향을 피하기 위해 안정화된 스테인리스강 또는 저탄소 유형 강이 선호됩니다.
약 1080°C로 가열한 후 급속 냉각하여 스테인리스강을 완전히 용액 처리하면 모든 잔류 응력이 제거됩니다. 그러나 대부분의 크거나 복잡한 제작에는 실용적이지 않습니다.
저온 스트레스 해소
오스테나이트계 스테인리스강을 냉간가공하여 강도를 향상시키면서 저온응력완화에 따라 압축항복강도와 비례한계가 증가하는 경향이 있다. 응력 제거는 입계 저항이 중요하지 않은 경우 최대 345~425°C의 온도에서 수행됩니다. 더 높은 온도는 재료 강도를 저하시키므로 응력 완화 냉간 가공 제품에 적합하지 않습니다.
용접 후 어닐링
스테인레스 스틸 용접 제품은 높은 잔류 응력을 최소화하기 위해 표준 어닐링 온도 미만의 온도로 가열되지만 어닐링 후 용접은 불가능합니다. 응력 제거는 종종 크거나 복잡한 용접 섹션 또는 스테인리스강에 용접된 저합금강으로 구성된 이종 용접물에서 수행됩니다.
페라이트계 또는 마르텐사이트계 스테인리스 강의 응력 완화는 일부 유형의 내식성 복원 외에도 용접 및 열 영향 영역을 부드럽게 합니다. 이러한 스테인리스강 등급의 경우 어닐링 온도가 상대적으로 낮습니다.
표면 경화
특정 유형의 표면 경화 방법만 스테인리스강에 수행할 수 있습니다. 대부분의 경우 저합금강 및 탄소의 경화는 마르텐사이트 변태에 따라 달라지므로 결과 경도는 탄소 함량과 관련됩니다. 그러나 이 경화 방법은 마르텐사이트 스테인리스강의 탄소 함량이 낮거나 매우 낮기 때문에 널리 사용되지 않습니다.
질화
오스테나이트계 스테인리스강은 질화 처리를 통해 표면을 경화시킬 수 있습니다. 이 공정은 스테인리스 스틸 코어가 부드럽고 무거운 응용 분야에 대해 강도가 매우 낮기 때문에 응용 분야가 매우 제한적입니다. 또 다른 주요 한계는 질화강이 원래의 스테인리스강과 비교할 때 부식에 덜 저항한다는 것입니다.
물리적 증기 증착(PVD)
물리적 기상 증착은 스테인리스 스틸을 포함한 많은 재료에 얇고 단단한 층을 증착할 수 있습니다. 질화 티타늄은 가장 일반적으로 적용되는 코팅으로, 미학적으로 아름다운 금색으로 제공됩니다. 외관상 이 코팅은 일반적으로 금 패널이 내장된 건축 패널을 생산하기 위해 8번 경면 연마 표면에 적용됩니다.