맞춤형 진공 열처리

당사의 진공로(vacuum furnace)는 초고순도 진공 환경에서 공정의 안정성과 까다로운 요구 사항을 충족합니다. 이로 인해, 주변 대기와의 불필요한 반응을 방지하며 반응성이 매우 높은 소재도 처리할 수 있습니다.

강철의 담금질 및 템퍼링은 특정 강도와 인성을 확보하기 위해 사용됩니다.

담금질 및 템퍼링 공정은 두 단계로 이루어집니다. 첫 번째 단계에서는 오스테나이트화로 강철조직의 오스테나이트화를 위하여 진공로 온도를 약 900°C~1000°C로 설정, 제품 형사에 따라 충분한 시간을 가지고 공정 진행 후, 담금질을 진행합니다. 이 과정은 PVA 진공로에서 특수 급속 냉각 장치를 사용하여 수행되며, 이를 통해 질소나 아르곤과 같은 냉각된 공정 가스를 배치 내부로 직접 주입할 수 있습니다. 냉각 효과를 높이기 위하여, 급속 냉각 공정은 최대 1.4 bar의 압력에서 수행될 수 있으며, 이를 통한 급속 냉각으로 마르텐사이트 조직을 형성할 수 있습니다.

마르텐사이트의 탄소는 용해된 형태로 존재하며, 구조 내 강한 격자 변형을 유발하여 경도를 높입니다. 이렇게 처리된 재료는 취성이 높아 기술적 용도로 적합하지 않은 바, 두번째 공정 단계인 템퍼링을 거칩니다. 템퍼링 공정을 통하여 경화 상태에서 인성 특성을 개선할 수 있습니다. 템퍼링 온도와 시간을 조절하여 재료 특성, 특히 강도, 경도 및 인성을 다양한 범위에서 조정할 수 있습니다.

재결정 어닐링의 목적은 냉간 성형으로 인해 변형된 조직을 변화시켜 원래의 재료 특성을 회복하는 데 있습니다. 일반적인 재결정 온도는 비합금강의 경우 450~600°C, 중·고합금강의 경우 600~800°C입니다. 재결정 어닐링은 주로 성형 공정 후에 수행되며, 이는 공작물의 변형된 구조를 완화하고 재정렬하기 위한 목적으로 수행됩니다.

확산 어닐링은 공작물의 조직 불균일성이나 농도 차이를 제거합니다. 고체 내의 확산 과정은 온도에 크게 좌우되므로, 확산 어닐링은 매우 높은 온도(주로 1,050~1,250°C)에서 수행되며, 종종 장시간(최대 50시간)에 걸쳐 진행됩니다.

한 가지 예로, 약 1,000°C의 온도에서 니켈계 브레이징 접합부를 확산 어닐링하는 경우가 있는데 어닐링 공정 중 솔더 재료에 용해된 준금속(Metalloid) 농도가 모재 방향으로 이동하여 접합부에 경질 상(Hard phase) 이 형성되는 것을 방지하며, 접합부의 강도와 내식성을 크게 향상 시킵니다.

광택 어닐링 공정에서 진공은 기능적 역할을 역할을 수행하는데, 낮은 산화도의 제품에 적용되며 산화물을 제거하는 데 사용됩니다. 대표적인 적용 사례로는 구리의 광택 어닐링이 있으며, 고진공 상태에서 900°C 정도의 낮은 온도에서도 구리 산화물을 문제없이 환원 및 제거할 수 있습니다. 또한 고진공 환경일 경우 강철재료에도 광택 어닐링 공정이 적용될 수 있습니다.

탈기 어닐링 과정에서 용해된 가스는 고온에서 방출되어 진공 펌프를 통해 배출됩니다. 이를 통해 제품 내의 가스 함량이 감소하는데, 이는 초고진공 환경에서의 다양한 고온 어플레케이션 분야에서도 중요한 요소이며 대표적인 케이스로는 수소 탈기(Hydrogen Degassing)가 있습니다.

반면, 순수 또는 초순도 어닐링 과정에서는 수소의 도움을 받아 고온의 환경에서 미세한 카본 접착성 표면 오염을 제거합니다. 이 경우, 수소의 환원 효과를 이용하는데, 수소는 탄소와 반응하여 휘발성 탄화수소를 형성하여 탄소 성분을 제거하며, 표현 오염이 유기물 혹은 휘발성 잔여물로 구성된 경우 고진공으로 오염물질을 기화시켜 처리합니다.

용체화 어닐링(Solution Annealing)은 주로 오스테나이트계 스테인리스강에 사용되며, 그 주된 기능은 혼합 결정 내의 석출 상(Precipitation Phase)을 용해시키는 것으로 급속냉각을 통하여 탄화물(Carbide)의 반복적인 분리를 방지할 수 있습니다. 또한, 용체화 어닐링은 냉간 경화를 완화시켜 응력이 적은 구조를 형성할 수 있습니다. 해당 공정의 표준 온도 범위는 900°C에서 1,100°C 사이입니다.