롤러 체인의 일반적인 열처리 공정 소개

롤러 체인의 일반적인 열처리 공정 소개
롤러 체인 제조 공정에서 열처리 공정은 성능 향상을 위한 핵심 단계입니다. 열처리를 통해 롤러 체인의 강도, 경도, 내마모성 및 인성을 크게 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 수명을 연장하고 다양한 복잡한 작업 환경에서의 사용 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 다음은 롤러 체인에 적용되는 몇 가지 일반적인 열처리 공정에 대한 자세한 소개입니다.

I. 담금질 및 템퍼링 공정
(I) 소화
담금질은 롤러 체인을 특정 온도(일반적으로 Ac3 또는 Ac1 이상)로 가열한 후 일정 시간 동안 유지하고 급속 냉각하는 공정입니다. 이 공정의 목적은 롤러 체인이 높은 경도와 강도를 갖는 마르텐사이트 구조를 얻도록 하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 담금질 매체로는 물, 기름, 염수가 있습니다. 물은 냉각 속도가 빠르므로 단순한 형상과 작은 크기의 롤러 체인에 적합하고, 기름은 상대적으로 냉각 속도가 느리므로 복잡한 형상과 큰 크기의 롤러 체인에 적합합니다.
(II) 템퍼링
템퍼링은 담금질된 롤러 체인을 특정 온도(일반적으로 Ac1 이하)로 재가열하고, 온도를 유지한 후 냉각하는 공정입니다. 템퍼링의 목적은 담금질 과정에서 발생한 내부 응력을 제거하고, 경도를 조절하며, 인성을 향상시키는 것입니다. 템퍼링 온도에 따라 저온 템퍼링(150℃~250℃), 중온 템퍼링(350℃~500℃), 고온 템퍼링(500℃~650℃)으로 구분됩니다. 저온 템퍼링을 통해 높은 경도와 우수한 인성을 갖는 템퍼링된 마르텐사이트 구조를 얻을 수 있고, 중온 템퍼링을 통해 높은 항복 강도와 우수한 소성 및 인성을 갖는 템퍼링된 트루스타이트 구조를 얻을 수 있으며, 고온 템퍼링을 통해 우수한 종합적인 기계적 특성을 갖는 템퍼링된 트루스타이트 구조를 얻을 수 있습니다.

2. 침탄 공정
침탄 공정은 롤러 체인 표면에 탄소 원자를 침투시켜 고탄소 침탄층을 형성하는 공정으로, 표면 경도와 내마모성을 향상시키는 동시에 내부 구조는 저탄소강의 인성을 유지합니다. 침탄 공정에는 고체 침탄, 기체 침탄, 액체 침탄 등이 있으며, 그중 기체 침탄이 가장 널리 사용됩니다. 롤러 체인을 침탄 분위기에 넣고 특정 온도와 시간 동안 유지하면 탄소 원자가 표면으로 침투합니다. 침탄 후에는 표면 경도와 내마모성을 더욱 향상시키기 위해 담금질 및 저온 템퍼링 처리가 일반적으로 필요합니다.

3. 질화 공정
질화 처리는 롤러 체인 표면에 질소 원자를 침투시켜 질화물을 형성함으로써 표면 경도, 내마모성 및 피로 강도를 향상시키는 공정입니다. 질화 처리 공정에는 가스 질화, 이온 질화 및 액체 질화가 있습니다. 가스 질화는 롤러 체인을 질소 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 질소 원자가 표면에 침투하도록 하는 방식입니다. 질화 처리된 롤러 체인은 표면 경도가 높고 내마모성이 우수하며 변형이 적어 복잡한 형상의 롤러 체인에 적합합니다.

4. 탄질화 공정
탄질화 처리는 롤러 체인 표면에 탄소와 질소를 동시에 침투시켜 탄질화물을 형성하는 공정으로, 표면 경도, 내마모성 및 피로 강도를 향상시킵니다. 탄질화 처리 공정에는 기체 탄질화 처리와 액체 탄질화 처리가 있습니다. 기체 탄질화 처리는 롤러 체인을 탄소와 질소가 포함된 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 탄소와 질소가 표면에 동시에 침투하도록 하는 방식입니다. 탄질화 처리된 롤러 체인은 표면 경도가 높고 내마모성이 우수하며 마모 저항성이 뛰어납니다.

5. 어닐링 공정
어닐링은 롤러 체인을 특정 온도(일반적으로 Ac3보다 30~50℃ 높음)로 가열한 후 일정 시간 동안 유지하고, 노를 이용하여 500℃ 이하로 서서히 냉각한 다음, 공기 중에서 냉각하는 공정입니다. 어닐링의 목적은 경도를 낮추고, 소성 및 인성을 향상시키며, 가공 및 후속 열처리를 용이하게 하는 것입니다. 어닐링 처리된 롤러 체인은 균일한 구조와 적절한 경도를 가지게 되어 절삭 성능이 향상됩니다.

6. 정규화 과정
노멀라이징은 롤러 체인을 특정 온도(일반적으로 Ac3 또는 Acm 이상)로 가열하고, 온도를 유지한 후, 용광로에서 꺼내 공기 중에서 냉각하는 공정입니다. 이 공정의 목적은 결정립을 미세화하고, 구조를 균일하게 하며, 경도와 강도를 향상시키고, 절삭 성능을 개선하는 것입니다. 노멀라이징 처리된 롤러 체인은 균일한 구조와 적당한 경도를 가지므로 최종 열처리 또는 예비 열처리로 사용할 수 있습니다.

7. 노화 방지 처리 과정
시효 처리란 롤러 체인을 특정 온도로 가열한 후 일정 시간 동안 유지하고 냉각시키는 공정입니다. 이 공정의 목적은 잔류 응력을 제거하고, 치수를 안정화하며, 강도와 경도를 향상시키는 것입니다. 시효 처리는 자연 시효와 인공 시효로 나뉩니다. 자연 시효는 롤러 체인을 실온 또는 자연 환경에 장시간 방치하여 잔류 응력을 점진적으로 제거하는 것이고, 인공 시효는 롤러 체인을 고온으로 가열하여 단시간 내에 시효 처리를 하는 것입니다.

8. 표면 담금질 공정
표면 담금질은 롤러 체인의 표면을 특정 온도로 가열한 후 급속 냉각하는 공정입니다. 이 공정의 목적은 표면 경도와 내마모성을 향상시키면서 내부의 인성은 유지하는 것입니다. 표면 담금질 공정에는 유도 가열 표면 담금질, 화염 가열 표면 담금질, 전기 접촉 가열 표면 담금질 등이 있습니다. 유도 가열 표면 담금질은 유도 전류에 의해 발생한 열을 이용하여 롤러 체인의 표면을 가열하는 방식으로, 가열 속도가 빠르고 담금질 품질이 우수하며 변형이 적다는 장점이 있습니다.

9. 표면 강화 공정
표면 강화 공정은 물리적 또는 화학적 방법을 통해 롤러 체인 표면에 특수한 성질을 가진 강화층을 형성하여 표면 경도, 내마모성 및 피로 강도를 향상시키는 공정입니다. 일반적인 표면 강화 공정에는 쇼트 피닝, 롤링 강화, 금속 침투 강화 등이 있습니다. 쇼트 피닝은 고속으로 회전하는 쇼트를 롤러 체인 표면에 충격하여 잔류 압축 응력을 발생시켜 피로 강도를 향상시키는 공정입니다. 롤링 강화는 롤링 공구를 사용하여 롤러 체인 표면을 롤링하여 소성 변형을 일으켜 표면 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다.

10. 지루함의 과정
보라이딩은 롤러 체인 표면에 붕소 원자를 침투시켜 붕화물을 형성함으로써 표면 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다. 보라이딩 공정에는 가스 보라이딩과 액체 보라이딩이 있습니다. 가스 보라이딩은 롤러 체인을 붕소를 함유한 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 붕소 원자가 표면에 침투하도록 하는 방식입니다. 보라이딩 처리된 롤러 체인은 표면 경도가 높고 내마모성이 우수하며 마모 저항성도 뛰어납니다.

11. 복합재료 2차 담금질 열처리 공정
복합 2차 담금질 열처리는 두 번의 담금질 및 템퍼링 공정을 통해 롤러 체인의 성능을 크게 향상시키는 고급 열처리 공정입니다. 이 공정은 일반적으로 다음과 같은 단계를 포함합니다.
(I) 첫 번째 담금질
롤러 체인은 일반적으로 기존의 담금질 온도보다 높은 온도로 가열하여 내부 구조를 완전히 오스테나이트화한 다음, 급속 냉각하여 마르텐사이트 구조를 형성합니다. 이 공정의 목적은 롤러 체인의 경도와 강도를 향상시키는 것입니다.
(II) 1차 템퍼링
1차 담금질 후 롤러 체인은 중간 온도(일반적으로 300℃~500℃)로 가열하고 일정 시간 동안 보온한 다음 냉각합니다. 이 단계의 목적은 담금질 과정에서 발생하는 내부 응력을 제거하는 동시에 경도를 조절하고 인성을 향상시키는 것입니다.
(III) 2차 담금질
1차 템퍼링 처리 후 롤러 체인을 1차 담금질 온도보다 약간 낮은 고온으로 다시 가열한 다음 급속 냉각합니다. 이 단계의 목적은 마르텐사이트 구조를 더욱 미세화하고 롤러 체인의 경도와 내마모성을 향상시키는 것입니다.
(IV) 2차 템퍼링
2차 담금질 후 롤러 체인은 더 ​​낮은 온도(일반적으로 150℃~250℃)로 가열되어 일정 시간 동안 유지된 후 냉각됩니다. 이 단계의 목적은 내부 응력을 더욱 제거하고, 크기를 안정화하며, 높은 경도와 내마모성을 유지하는 것입니다.

12. 액상 침탄 공정
액상 침탄은 롤러 체인을 액체 침탄 매체에 담가 탄소 원자가 표면으로 침투하도록 하는 특수 침탄 공정입니다. 이 공정은 침탄 속도가 빠르고 침탄층이 균일하며 제어성이 우수하다는 장점이 있습니다. 복잡한 형상과 높은 치수 정밀도가 요구되는 롤러 체인에 적합합니다. 액상 침탄 후에는 표면 경도와 내마모성을 더욱 향상시키기 위해 담금질 및 저온 템퍼링 처리가 일반적으로 필요합니다.

13. 경화 공정
경화란 롤러 체인의 내부 구조를 개선하여 경도와 내마모성을 향상시키는 것을 말합니다. 구체적인 단계는 다음과 같습니다.
(I) 난방
롤러 체인은 경화 온도까지 가열되어 체인 내의 탄소 및 질소와 같은 원소가 용해되고 확산됩니다.
(ii) 절연
경화 온도에 도달한 후, 일정 시간 동안 단열 상태를 유지하여 원소들이 고르게 확산되고 고용체를 형성하도록 합니다.
(iii) 냉각
체인을 빠르게 냉각시키면 고용체가 미세한 결정 구조를 형성하여 경도와 내마모성이 향상됩니다.

14. 금속 침투 공정
금속 침투 공정은 롤러 체인 표면에 금속 원소를 침투시켜 금속 화합물을 형성함으로써 표면 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다. 일반적인 금속 침투 공정으로는 크롬 도금과 바나듐 침투가 있습니다. 크롬 도금 공정은 롤러 체인을 크롬 함유 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 크롬 원자가 표면에 침투하여 크롬 화합물을 형성함으로써 표면 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다.

15. 알루미늄화 공정
알루미늄 도금 공정은 롤러 체인 표면에 알루미늄 원자를 침투시켜 알루미늄 화합물을 형성함으로써 표면의 산화 저항성과 부식 저항성을 향상시키는 공정입니다. 알루미늄 도금 공정에는 가스 알루미늄 도금과 액상 알루미늄 도금이 있습니다. 가스 알루미늄 도금은 롤러 체인을 알루미늄이 함유된 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 알루미늄 원자를 표면에 침투시키는 방식입니다. 알루미늄이 침투된 롤러 체인 표면은 산화 저항성과 부식 저항성이 우수하여 고온 및 부식성 환경에서 사용하기에 적합합니다.

16. 구리 침투 공정
구리 침투 공정은 롤러 체인 표면에 구리 원자를 침투시켜 구리 화합물을 형성함으로써 표면 내마모성 및 내충격성을 향상시키는 공정입니다. 구리 침투 공정에는 기체 구리 침투와 액체 구리 침투가 있습니다. 기체 구리 침투는 롤러 체인을 구리가 함유된 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 구리 원자를 표면에 침투시키는 방식입니다. 구리 침투 처리된 롤러 체인 표면은 우수한 내마모성과 내충격성을 가지며 고속 및 고하중 조건에서 사용하기에 적합합니다.

17. 티타늄 침투 공정
티타늄 침투 공정은 롤러 체인 표면에 티타늄 원자를 침투시켜 티타늄 화합물을 형성함으로써 표면 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다. 티타늄 침투 공정에는 기체 티타늄 침투와 액체 티타늄 침투가 있습니다. 기체 티타늄 침투는 롤러 체인을 티타늄이 함유된 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 티타늄 원자를 표면에 침투시키는 방식입니다. 티타늄 침투 처리된 롤러 체인 표면은 우수한 경도와 내마모성을 가지며, 높은 경도와 내마모성이 요구되는 작업 환경에 적합합니다.

18. 코발트화 공정
코발팅 공정은 롤러 체인 표면에 코발트 원자를 침투시켜 코발트 화합물을 형성함으로써 표면의 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다. 코발팅 공정에는 가스 코발팅과 액체 코발팅이 있습니다. 가스 코발팅은 롤러 체인을 코발트 함유 분위기에 넣고 특정 온도와 시간 동안 코발트 원자를 표면에 침투시키는 방식입니다. 코발팅 처리된 롤러 체인 표면은 우수한 경도와 내마모성을 가지며, 높은 경도와 내마모성이 요구되는 작업 환경에 적합합니다.

19. 지르콘화 공정
지르코늄화 공정은 롤러 체인 표면에 지르코늄 원자를 침투시켜 지르코늄 화합물을 형성함으로써 표면의 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다. 지르코늄화 공정에는 가스 지르코늄화와 액체 지르코늄화가 있습니다. 가스 지르코늄화는 롤러 체인을 지르코늄 함유 분위기에 넣고 특정 온도와 시간 동안 유지하여 지르코늄 원자를 표면에 침투시키는 방식입니다. 지르코늄화 처리된 롤러 체인 표면은 우수한 경도와 내마모성을 가지며, 높은 경도와 내마모성이 요구되는 작업 환경에 적합합니다.

20. 몰리브덴 침투 공정
몰리브덴 침투 공정은 롤러 체인 표면에 몰리브덴 원자를 침투시켜 몰리브덴 화합물을 형성함으로써 표면의 경도와 내마모성을 향상시키는 공정입니다. 몰리브덴 침투 공정에는 기체 몰리브덴 침투와 액체 몰리브덴 침투가 있습니다. 기체 몰리브덴 침투는 롤러 체인을 몰리브덴 함유 분위기에 놓고 특정 온도와 시간 동안 몰리브덴 원자가 표면에 침투하도록 하는 방식입니다. 몰리브덴 침투 처리된 롤러 체인 표면은 우수한 경도와 내마모성을 가지며, 높은 경도와 내마모성이 요구되는 작업 환경에 적합합니다.