최근 열처리 분야에서 주목할 만한 발전 중 하나는 유도 가열 국부적인 표면 경화까지. 고주파 전류의 적용으로 인해 이루어진 발전은 경이롭기 그지없습니다. 비교적 짧은 시간 전에 크랭크샤프트의 베어링 표면을 경화하기 위해 오랫동안 사용되어 온 방법(현재 수백만 개가 사용 중이며 역대 서비스 기록을 세우고 있음)으로 시작된 이 매우 선택적인 표면 경화 방법은 오늘날 다양한 부품에 경화된 영역을 생성합니다. 그러나 오늘날의 광범위한 적용에도 불구하고 유도 경화는 아직 초기 단계에 머물러 있습니다. 금속의 열처리 및 경화, 단조 또는 브레이징을 위한 가열, 유사 금속과 이종 금속의 납땜에 대한 활용 가능성은 예측할 수 없습니다.
유도 경화 를 사용하면 원하는 깊이와 경도, 코어, 경계 영역 및 경화 케이스의 필수 야금 구조를 갖춘 국부적으로 경화된 강철 물체를 생산할 수 있으며 실제로 왜곡이 없고 스케일이 형성되지 않습니다. 생산 라인 요구 사항을 충족하기 위해 전체 작업의 기계화를 보장하는 장비 설계가 가능합니다. 정확한 특수 고정의 팩스 결과물 생성에 필수적인 전력 자동 조절 및 초 단위 가열 및 담금질 간격으로 단 몇 초의 시간 주기가 유지됩니다. 유도 경화 장비를 사용하면 대부분의 강철 물체에서 필요한 부분만 표면 경화하여 원래의 연성과 강도를 유지하고, 다른 방법으로는 처리할 수 없는 복잡한 디자인의 제품을 경화할 수 있으며, 구리 도금 및 침탄과 같은 일반적인 고가의 전처리와 비용이 많이 드는 후속 교정 및 세척 작업이 필요 없고, 다양한 강종을 선택할 수 있어 재료 비용을 절감할 수 있으며, 마감 작업이 필요 없이 완전 가공된 제품을 경화할 수 있습니다.
일반인이 보기에 유도 경화는 구리의 유도 영역 내에서 발생하는 에너지 변환의 결과로 가능한 것처럼 보일 수 있습니다. 구리는 고주파의 전류를 전달하고, 몇 초 간격으로 이 에너지 영역 내에 놓인 강철 조각의 표면이 임계 범위까지 가열되어 최적의 경도로 담금질됩니다. 이 경화 방법의 장비 제조업체에게 이는 히스테리시스, 와전류 및 피부 효과 현상을 국소 표면 경화의 효과적인 생산에 적용하는 것을 의미합니다.
가열은 고주파 전류를 사용하여 이루어집니다. 현재 2,000~10,000 사이클에서 100,000 사이클 이상의 특정 주파수가 광범위하게 사용되고 있습니다. 인덕터를 통해 흐르는 이러한 특성의 전류는 인덕터 영역 내에서 고주파 자기장을 생성합니다. 강철과 같은 자성 물질을 이 자기장 내에 놓으면 강철에서 에너지가 소산되어 열이 발생합니다. 강철 내부의 분자는 이 자기장의 극성에 맞춰 정렬을 시도하고, 초당 수천 번씩 변화하면서 강철이 변화에 저항하는 자연스러운 경향으로 인해 엄청난 양의 내부 분자 마찰이 발생합니다. 이러한 방식으로 전기 에너지는 마찰이라는 매개체를 통해 열로 변환됩니다.
그러나 고주파 전류의 또 다른 고유한 특성은 도체 표면에 집중되는 것이므로 표면층만 가열됩니다. "피부 효과"라고 불리는 이러한 경향은 주파수의 함수이며, 다른 모든 것이 동일할 경우 더 높은 주파수는 더 얕은 깊이에서 효과적입니다. 열을 발생시키는 마찰 작용을 히스테리시스라고 하며, 이는 강철의 자기적 특성에 따라 달라집니다. 따라서 온도가 강철이 비자성이 되는 임계점을 지나면 모든 히스테리시스 가열이 중단됩니다.
현장의 급변하는 자속의 결과로 강철에 흐르는 와류로 인해 추가적인 열원이 발생합니다. 강철의 저항은 온도에 따라 증가하기 때문에 강철이 가열됨에 따라 이 작용의 강도는 감소하고 적절한 담금질 온도에 도달하면 "차가운" 원래 값의 일부에 불과합니다.
유도 가열된 철근의 온도가 임계점에 도달하면 와류로 인한 가열이 크게 감소된 속도로 계속됩니다. 전체 작용이 표면층에서 진행되므로 해당 부분만 영향을 받습니다. 원래의 코어 특성은 유지되며, 표면 영역에서 완전한 카바이드 용액에 도달하면 담금질을 통해 표면 경화가 이루어집니다. 전력을 계속 가하면 강철의 각 층이 온도가 올라가면서 전류 밀도가 저항이 낮은 아래 층으로 이동하기 때문에 경도의 깊이가 증가합니다. 적절한 주파수를 선택하고 전력과 가열 시간을 제어하면 원하는 표면 경화 사양을 달성할 수 있습니다.
야금학 인덕션 히팅
유도 가열 시 강철의 특이한 거동과 얻어진 결과는 관련된 야금학에 대해 논의할 가치가 있습니다. 1초 미만의 카바이드 용액 속도, 용광로 처리에서 생성되는 것보다 높은 경도, 결절형 마르텐사이트가 고려해야 할 사항입니다.
유도 경화의 야금학을 "다른" 것으로 분류합니다. 또한 가열 주기가 짧기 때문에 표면 탈탄과 입자 성장이 발생하지 않습니다.
인덕션 가열 는 깊이의 80%까지 유지되는 경도를 생성하고, 그 이후에는 영향을 받지 않은 코어에서 발견되는 강철의 원래 경도로 전이 영역을 통해 점진적으로 감소합니다. 따라서 결합이 이상적이어서 스팔링이나 체크가 발생할 가능성이 없습니다.
최대 경도로 입증된 완전한 카바이드 용액과 균질성은 총 0.6초의 가열 시간으로 달성할 수 있습니다. 이 시간 중 0.2초에서 0.3초만이 실제로 임계값보다 높습니다. 흥미로운 점은 유도 경화 장비가 가열 및 담금질 주기로 인해 총 시간이 0.2초 미만인 완전한 카바이드 용액으로 매일 생산에 사용되고 있다는 점입니다.
대부분의 합금 마르텐사이트는 결절 모양으로 나타나기 때문에 유도 경화의 결과로 나타나는 미세한 결절과 보다 균질한 마르텐사이트는 합금강보다 탄소강에서 더 쉽게 볼 수 있습니다. 이 미세한 구조는 열 가열로 얻을 수 있는 것보다 더 철저한 카바이드 확산의 결과인 오스테나이트가 그 기원이 되어야 합니다. 알파 철 및 탄화철의 전체 미세 구조에 걸쳐 임계 온도가 거의 즉각적으로 발생하면 특히 빠른 탄화물 용액과 그 필연적인 생성물로 완전히 균일한 오스틴사이트를 갖는 구성 성분의 분포에 도움이 됩니다. 또한, 이 구조를 마르텐사이트로 전환하면 유사한 특성과 마모 또는 관통 기기에 대한 저항성을 가진 마르텐사이트가 생성됩니다. 