[강의 열처리] 서브제로 (Sub-Zero) 처리

 

서브제로 (Sub-Zero) 처리

 

 

 

1. 개요

 

심냉처리(Sub-Zero Treatment)란 말그대로 영도(0℃)이하에서 처리하는 것 을 말하며 영하처리 라고도 한다. 심냉처리를 하면 조직이 안정되어 내부 응력이 제거 되고 내마모성이 증가 하므로 특히 공구 등에 널리 적용되고 있다.

 

 

2. 목적

 

서브제로처리는 경도를 증가 시키고 변형을 막기위해 행하는 처리이다. 따라서 공구강인 STC, STS, STD 등이나 침탄한 부품에 필요한 처리이다. 서브제로 처리를 하면 담금질에 의해 생긴 잔류 오스테나이트(Austenite, 보통 15 - 30%)가 마르텐사이트(Martensite)로 변하므로 여러 가지 잇점이 얻어진다.

 

 

3. 키 포인트

 

서브제로 처리는 담금질 직후 행하면 좋은 것으로 알고 있으나 담금질 직후 처리를 하면 서브제로 균열이 생긴다. 따라서 서브제로 처리를 하기 전에 100℃의 탕에서 1시간 정도 템퍼링을 하는 것이 좋다. 서브제로 처리는 처리 온도 까지 내리는 것이 중요한 작업이며 온도를 유지하는 시간은 중요하지 않다. 서브제로에서 실온으로 되돌리는데는 물 또는 탕 중에 투입하는 것이 좋다. 이를 업휠 퀜칭(Up-hill Quenching)이라고 한다.

 

 

4. 방법

 

서브제로 처리에는 서브제로 온도의 높고 낮음에 따라 -60 ～ -100℃ 에서 하는 보통 서브제로 처리와 -160 ～ -200℃ 의 초서브제로 처리의 2가지가 있다.

 

1) 보통 서브제로 처리

 

이는 드라이아이스(Dry Ice) 또는 프레온 가스(Freon)를 사용하고 그 속에 서브제로할 부품을 넣으면 좋다. 특히 드라이아이스 일 때는 드라이아이스 + 알콜액 속에 넣거나 드라이아이스 위에 처리 물을 올려놓는 것이 좋다.

서브제로 시간은 처리물의 온도가 서브제로 온도가 되면 그것으로도 좋으나 그것이 잘 판명되지 않으므로 약 1시간 정도 유지 하는 것이 좋다. 그 후 끄집어 내어 수중 또는 탕속에 넣는다. 실온이 되면 정규 탬퍼링을 행한다.

 

2) 초 서브제로 처리

 

냉각제로 액체 질소(-196℃)를 사용하여 -180 ～ -190℃로 처리 하는 방법이 초 서브제로 처리이다. 액체 질소를 그대로 사용하는 액체법과 이를 분사하여 주변을 마이너스로 하는 가스법의 2가지가 있으나 방법은 보통 서브제로와 동일하다. 초서브제로 처리를 하면 STB나 STD11, SKH51 등의 공구는 보통 서브제로 처리품 보다 내마모성이 1.2-2배, 비 서브제로 처리품의 3-6배 정도 향상 되므로 공업적으로 널리 이용되고 있다.