강화성은 강철의 기계적 성질에 큰 영향을 미칩니다. 공작물이 완전히 경화되면 표면 성질이 균일하고 일관되어 강철의 기계적 성질을 최대한 발휘할 수 있습니다. 완전히 경화되지 않으면 표면 성질에 차이가 발생하며, 특히 고온 템퍼링 후에는 코어의 인성이 표면층보다 낮아집니다.

동일한 오스테나이트화 조건에서 동일한 유형의 강철의 강화성은 동일합니다.

경화층 깊이의 경우: 수냉 > 유냉; 작은 공작물 > 큰 공작물.

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3. 강화성에 영향을 미치는 요인

강화성은 강철의 고유한 특성이며, 강철의 외부 조건(예: 모양, 크기, 표면적 및 냉각 매체)과는 무관하지만 임계 냉각 속도와 밀접하게 관련되어 있습니다. 임계 냉각 속도가 작을수록 강철의 강화성이 높아집니다.

화학 조성, 담금질 온도 및 유지 시간과 같이 임계 냉각 속도(또는 C-곡선의 위치)에 영향을 미치는 모든 요인은 강화성에 영향을 미칩니다.

1) 화학 조성

탄소 함량: 아공정강, 공정강 및 과공정강 중에서 공정강이 가장 작은 임계 냉각 속도와 탄소강 중에서 가장 높은 강화성을 갖습니다. 아공정강의 강화성은 탄소 함량 증가에 따라 증가합니다. 정상적인 담금질 가열 온도 범위 내에서 과공정강의 강화성은 탄소 함량 증가에 따라 감소합니다.
합금 원소: 코발트를 제외한 모든 합금 원소는 C-곡선을 오른쪽으로 이동시키고, 임계 냉각 속도를 줄이며, 강화성을 향상시킵니다.

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2) 담금질 온도 및 유지 시간

가열 온도를 높이고 유지 시간을 연장하면 강철의 강화성을 적절하게 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이 방법은 결정립 조대화를 유발하므로 일반적으로 채택되지 않습니다.

4. 강화성 결정: 엔드 퀜치 테스트(Jominy 엔드 퀜치 테스트)

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5. 강화성의 응용

1) 경화층 깊이 추정

부품 설계 시 알려진 강화성 곡선을 사용하여 부품의 유효 경화층 깊이를 추정할 수 있습니다.

2) 경화층 깊이에 따른 재료 선택

유효 경화층 깊이는 공작물의 기계적 성질에 큰 영향을 미칩니다.

공작물이 완전히 경화되면 템퍼링 후 전체 단면을 따라 균일하게 분포된 조직을 얻을 수 있으며, 기계적 성질도 일관됩니다.

완전히 경화되지 않으면 공작물 코어의 기계적 성질이 표면 경화층보다 낮습니다.

공작물의 응력이 단면을 따라 균일하게 분포되고 단면의 기계적 성질이 일관된 경우, 높은 강화성을 가진 강철을 선택해야 합니다.

굽힘 또는 비틀림 하중을 받는 부품(예: 샤프트)의 경우 표면 응력이 가장 높고 코어 응력은 매우 낮으므로 강화성이 낮은 강철을 선택해야 합니다.

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동일한 오스테나이트화 조건에서 동일한 유형의 강철의 강화성은 동일합니다.

*담금질 후 경도(최대 경도에 대한 강화성)

정상적인 담금질 조건에서 마르텐사이트 조직을 얻어 얻을 수 있는 최대 경도를 의미합니다. 주요 영향 요인은 마르텐사이트의 탄소 함량에 따라 다르며, 합금 원소와는 거의 관련이 없습니다. 탄소 함량이 높을수록 담금질 후 경도가 높아집니다.

예를 들어, 저탄소 합금강은 강화성이 매우 좋지만 담금질 후 경도가 낮습니다. 또 다른 예는 고탄소 공구강으로, 강화성은 낮지만 담금질 후 경도가 높습니다.

일반적으로 중간 탄소 합금강 40Cr과 탄소강 45를 비교하여 사용합니다. 전자는 합금 원소 크롬을 포함하므로 강화성이 후자보다 높습니다. 그러나 탄소 함량이 후자보다 낮아 담금질 후 경도가 약간 낮습니다.

참고: 강화성이 높은 강철이 반드시 담금질 후 경도가 높은 것은 아니며, 그 반대도 마찬가지입니다.