자동차부품산업진흥재단 품질기술 봉사단

전 문 위 원 노 병 훈

2014 03 11 (13일)

2014

열처리 기술 세미나

1 장

2 장

3 장

I 열처리기본 프로세스의 이해

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I-1 강의 최적 가열온도 이해

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-1 강의 최적 가열온도 이해

1 노말라이징_온도

왜 일반 열처리업체에서는 930 노말처리를 제일 많이 할까

노말라이징 열처리는 강을 A3 또는 Acm점보다 30 ~50 정도 높은 온도로

가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 다음 서냉하는 것입니다

보통 가열시간은 인치당 30분을 적용하고 있습니다

왜 일반 열처리업체에서는 870 가열온도를 제일 많이 채택할까

강의 강도 경도를 증가시킬 목적으로 가열 후 급냉하는데

담금질 온도는 아래와 같이 적용한다

아공석강 A₃변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

과공석강 A₁변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

2 QT(담금질)_온도

I -1 가열온도_최적의 가열온도

주 요 내 용

주 요 내 용

QT열처리 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 QT 열처리

I -1 가열온도_최적의 가열온도

ltQT 열처리gt

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1 장

2 장

3 장

I 열처리기본 프로세스의 이해

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I-1 강의 최적 가열온도 이해

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-1 강의 최적 가열온도 이해

1 노말라이징_온도

왜 일반 열처리업체에서는 930 노말처리를 제일 많이 할까

노말라이징 열처리는 강을 A3 또는 Acm점보다 30 ~50 정도 높은 온도로

가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 다음 서냉하는 것입니다

보통 가열시간은 인치당 30분을 적용하고 있습니다

왜 일반 열처리업체에서는 870 가열온도를 제일 많이 채택할까

강의 강도 경도를 증가시킬 목적으로 가열 후 급냉하는데

담금질 온도는 아래와 같이 적용한다

아공석강 A₃변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

과공석강 A₁변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

2 QT(담금질)_온도

I -1 가열온도_최적의 가열온도

주 요 내 용

주 요 내 용

QT열처리 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 QT 열처리

I -1 가열온도_최적의 가열온도

ltQT 열처리gt

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I 열처리기본 프로세스의 이해

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I-1 강의 최적 가열온도 이해

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-1 강의 최적 가열온도 이해

1 노말라이징_온도

왜 일반 열처리업체에서는 930 노말처리를 제일 많이 할까

노말라이징 열처리는 강을 A3 또는 Acm점보다 30 ~50 정도 높은 온도로

가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 다음 서냉하는 것입니다

보통 가열시간은 인치당 30분을 적용하고 있습니다

왜 일반 열처리업체에서는 870 가열온도를 제일 많이 채택할까

강의 강도 경도를 증가시킬 목적으로 가열 후 급냉하는데

담금질 온도는 아래와 같이 적용한다

아공석강 A₃변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

과공석강 A₁변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

2 QT(담금질)_온도

I -1 가열온도_최적의 가열온도

주 요 내 용

주 요 내 용

QT열처리 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 QT 열처리

I -1 가열온도_최적의 가열온도

ltQT 열처리gt

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-1 강의 최적 가열온도 이해

1 노말라이징_온도

왜 일반 열처리업체에서는 930 노말처리를 제일 많이 할까

노말라이징 열처리는 강을 A3 또는 Acm점보다 30 ~50 정도 높은 온도로

가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 다음 서냉하는 것입니다

보통 가열시간은 인치당 30분을 적용하고 있습니다

왜 일반 열처리업체에서는 870 가열온도를 제일 많이 채택할까

강의 강도 경도를 증가시킬 목적으로 가열 후 급냉하는데

담금질 온도는 아래와 같이 적용한다

아공석강 A₃변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

과공석강 A₁변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

2 QT(담금질)_온도

I -1 가열온도_최적의 가열온도

주 요 내 용

주 요 내 용

QT열처리 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 QT 열처리

I -1 가열온도_최적의 가열온도

ltQT 열처리gt

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1 노말라이징_온도

왜 일반 열처리업체에서는 930 노말처리를 제일 많이 할까

노말라이징 열처리는 강을 A3 또는 Acm점보다 30 ~50 정도 높은 온도로

가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 다음 서냉하는 것입니다

보통 가열시간은 인치당 30분을 적용하고 있습니다

왜 일반 열처리업체에서는 870 가열온도를 제일 많이 채택할까

강의 강도 경도를 증가시킬 목적으로 가열 후 급냉하는데

담금질 온도는 아래와 같이 적용한다

아공석강 A₃변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

과공석강 A₁변태점보다 30-50degC 높게 가열 후 급냉

2 QT(담금질)_온도

I -1 가열온도_최적의 가열온도

주 요 내 용

주 요 내 용

QT열처리 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 QT 열처리

I -1 가열온도_최적의 가열온도

ltQT 열처리gt

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

주 요 내 용

주 요 내 용

QT열처리 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 가열온도 구간 (하늘색 밴드구간)

노말라이징 QT 열처리

I -1 가열온도_최적의 가열온도

ltQT 열처리gt

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

문제점 개선 내용

편석제거 균질화 잔류응력제거 재료 연화작용 + 인성부여 사용하기에 최적화됨

노말처리없이 사용하기에 부적절함 편석존재 잔류응력존재 가공절삭에 부적절한 경도

문제점 개선 포인트

1) 노말라이징 온도를 높이고

2) 유지시간도 길게 하여 편석성분이 확산되어 균질한 고용체 (오스테나이트화)가 되게 한 후 공랭하여 3) 조직은 rarr 미세 퍼얼라이트 + 페라이트

lt선천적 소재결함 존재gt

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 소재결함이 존재하는데

1)기공(poosity)

2) 파이프(pipe)

3) 개재물(inclusion)

4) 편석(segretation) 등이 존재한다

I-1 노말라이징 가열온도는

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

파악할 내 용

개선 내용

전 가공의 영향 제거 조직 rarr 미세균일화(균질화) 인성개선

노말라이징으로 기계적 물성치도 향상되는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 확보

개선 포인트 개선 포인트

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-1 노말라이징온도와 침탄열처리시 입자성장 관계

900 rarr 930

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

파악할 내 용

개선 내용

천이온도의 개선 (열간압연후 소재열처리생략은 곤란)

다른 기계적 물성 향상치가 있는가

I-1 노말라이징_기계적 물성치 DBTT 개선

개선 포인트 개선 포인트

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

선천적 소재결함_강괴의 결함

금속의 용융 및 응고과정에서 강괴(Ingot)에 생기는 결함으로 기공(porosity) 파이프(pipe) 개재

물(inclusion) 편석(segregation)등이 있다

1) 기공

용융금속의 응고자정중 가스가 탈출하지 못하고 둥근 구 형태로 금속내부 주로 상층부에 남아

있는 결함 표면 및 표면하에 존재하며 주로 원형모양으로 검출됨

2) 파이프

용융금속의 응고 수축에 따라 강괴의 상층 중앙부위에 공간이 형성된 것으로 차후 가공의 한

과정인 압연가공시 길게 늘어나 형성된 결함 주로 표면하 결함으로 검출 선상모양으로 검출

3) 개재물

금속의 용융 및 응고과정에서 슬래그 산화물과 같은 비금속들이 들어가 생긴 결함 주로 표

면하 결함으로 검출 형태는 불규칙하며 선상모양으로 검출

4) 편석

금속이 응고할 때 원소나 화합물의 분포가 일정하지 않아 나타나는 결함

주로 표면하 결함으로 검출 일정한 면적을 차지하며 주로 선상모양으로 간주되는 형태로 검

출

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

DBTT_연성취성 천이온도

철강재료는 고온에서 저온을 이행됨에 따라 연성파괴에서 취성파괴로 파괴양식

이 급격히 변할 수 있는데 이러한 현상을 연성-취성 천이(ductile ndash brittleness

Transition)라고 하며 천이가 일어나는 온도를 연성-취성 천이온도라고 한다

(체심입방금속인 페라이트게 WMoNaVCr 및 마르텐사이트계 Mg ZnTi등의

재료에서 많이 발생한다

DBTT_연성취성 천이온도

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

노말라이징 처리 싸이클

대형부품 (두께가 두꺼운 부품) 고탄소강에서는 내부균열을 방지

normalizing)

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

문제점 개선 내용

일반적인 탄소강에 적용 일반적인 합금강(SCM435) 에 적용

처리시 트러블 발생 (산화탈탄) 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 너무 높으면 rarr 산화탈탄 발생

2) 결정립 성장으로 조대화된 마르텐사이트 조직 취화되고 기계적 성질 저하

3) 과공석강 경우 가열온도가 높으면 잔류 석출

I-1 QT열처리 가열온도는

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

문제점 개선 내용

가열시간이 짧을수록 경제적이지만 중심부가 담금질 온도에 도달할 때까지 가열함이 중요하다

부적절한 처리시 트러블 발생 기계적 물성치의 저하

문제점 개선 포인트

1) 아공석강 A3 이상 30~50

2) 공석강과공석강 A1 이상 30~50

1) 가열시간이 짧으면 시멘타이트가 남아 완전한 가 생성되지 않음

2) 가열시간이 길면 산화 탈탄 결정립 조대화 발생한다

I-1 QT열처리 가열시간은

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-2 대체강종 적용사례와 신강종 소개

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I -2 보론강의 소개

보론강은 붕소가 0001 ~ 0008가량 미량 첨가된 철강재로 붕

소강으로도 불리며 경도 및 내마모성이 우수한 저합금강과 비

슷한 강인강의 일종입니다

붕소첨가에 의해 담금질성질이 현저하게 향상되나 많이 첨가될

경우 용접성능이 떨어지고 경도가 높아져 용도에 따라서는 품질

저하의 원인이 되기도 합니다

합금강을 대체해 사용빈도가 점점 확대되는 강종입니다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

주 요 내 용

주 요 내 용

첨가원소가 보론 1종류이며 미량임 보론강의 사용 50B12 10B21

자원문제로 원자재 변동이 커서 안정적인 재료로 보기 어렵다

~ 현재 향 후

I-2 대체강종_보론강의 이해

인장강도 100kgfmm2이상을 위해 크롬 - 몰리브덴이 첨가된 합금강 사용 rarr SCM435

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

보론강의 종류

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

15B37M 열처리조건 (타사 사양서)

왜 이렇게 낮게 했을까요

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

합금원소의 첨가영향

공석조성을 낯춘다

공석온도를 높인다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

보론첨가의 영향

상태도를 우측 and 하방향측으로 이동시킨다는 의미

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

신소재 개발 (자동차용 특수강의 개발동향)

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

신소재 개발 (일본계 자동차용 특수강의 개발동향)

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

QS4321 강의 CCT곡선

Ferrite Start

Pearlite Start

P Finish

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-3 Fe-C 상태도 보는 법

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-3 Fe-C 상태도

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

합금은 순금속middot고용체middot화합물등으로 구성되는데 상태도는 각 성분의 농도와 온도와의 관계를 선도로 표시하여 기상 액상 고상 등이 존재하는 구역을 곡선으로 구분하여 나타낸 것으로 합금의 조성을 가로축 온도를 세로축으로 하여 평형 상태에 있어서 각 상의 영역을 표시한 그림 이것을 평형상태도 또는 상태도라고 합니다

I-3 상태도_냉각곡선

용융상태의 액체 금속이 냉각되어 융점에 달하게 되면

응고가 시작되고 각 이온은 결정을 구성하는 일정한

격자점으로 고정되어 갖고 있던 운동에너지가 열의 형

태로 방출하게 되는데 이 때 방출되는 에너지 이것을

응고 잠열(latent heat of freezing)이라 합니다 이러한

과정에서 액체 전체가 고체가 되기까지 온도는 일정하

게 유지됩니다

즉 액체금속이 냉각에 따라 시간에 대한 온도의 변화

는 옆의 그림 (a)와 같은 이상적인 곡선이 되는데

이것을 냉각 곡선(cooling curve)이라 한다

융점

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

고상

액상

기상

910

1400

1535

2750

a상

상

d상

물질의 상 (Phase)

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

액체금속을 냉각하게 되면 융점에 달했을 때 바로 응고가 시작되는 경우보다는 융점보다 낮

은 온도까지 액체상태로 냉각이 계속되게 되는 것을 과냉각(super cooling) 이라 한다

과냉각이 일어나게 되면 응고는 융점보다 낮은 온도에서 시작한다

이때 안전한 핵의 성장이 시작되면 방출되는 열에 의해 온도가 높아지게 되므로 과냉각 상태

는 해소되어 전체의 응고가 끝날 때까지 융점의 온도로 유지된다

과냉각 곡선은 (b) (c)와 같이 과냉각 S 부분이 형성된다

과냉각의 정도가 클수록 발생하는 핵의 크기는 작아지고 그 수는 많아져서 용융금속은 급랭

한 경우가 과냉각을 일으키기 쉬움으로 서냉한 것보다 결정립이 미세해진다 액체금속에 얼

마간의 핵이 생겨 결정립이 성장하게 되면 서로 만나 접한 곳에 경계가 생기면서 응고가

완료된다

I-3 상태도_상의 형성

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

열분석곡선과 상태도의 관계

I-3 상태도_어떻게 그리나

1 고용체의 평형상태도 ①액상선(Liquidus) 곡선 TA La LbTB 를 잇는 선 초정(初晶)이 검출되는 변태개시 온도곡선이다 ②고상선(Solidus) 곡선 TA Sa SbTB 이 고상선이며 이 선에서 액체에서 고체로의 변태가 완료된다

TA

Lb

Sa

A B

a b

시간 rarr A B a b

Sb TB

Sa

La La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

열분석 이란

온도의 함수로써 재료의 물리적 화학적 특성을 측정하는데 사용되

는 분석기법을 말하며 즉 물체를 가열 또는 냉각시키면서 그 물체의

온도를 측정해가면 온도의 시간적 변화는 일반적으로 평활한 곡선

을 나타낸다 그러나 물질이 전이점을 갖거나 분해하듯이 어떤 상변

화가 있을 때는 그 곡선은 그 온도에서 정지점 또는 이상변화를 보

인다 따라서 이 곡선에 의해 상변화나 반응의 생성등 각종 변화를

알 수 있으며 이 방법을 열분석이라 합니다

물질의 녹는점 응고점 분해점 또는 합금의 상전이 등의 연구에

사용되며 기준물질과 시료를 동시에 가열하면서 두 물질 상이에 생

기는 온도차를 측정하여 시료의 열적특성을 해석하는 시차열분석을

행하기도 합니다 A

B a b

시간 rarr

Sa

La

Lb

Sb

순금속B 순금속A

합금 a 합금 b

열분석법

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1) 전율 고용체형 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

A B 두 금속이 서로 어떠한 비율인 경우에도 상관없이 용융상태에서 완전히 융 합하고 고체상태에서 어떤 비율에서도 고용할 때 이들 두 금속은 전율고용 (complete solid solubility)한다고 하며 전 조성에 걸쳐 고용체를 만드는 합금을 전율 고용체라 하고 그 상태도를 전율 고용체형 상태도라 한다 이 응고과정은 평형상태를 유지하면서 충분히 서냉한 경우이나 실제의 공업용 금속재료의 제조에 있어서는 냉각이 빨라서 평형상태가 유지되지 않아 확산이 충분히 될 시간이 없어 처음에 정출된 부분과 나중에 정출된 부분은 현저한 농도 차이가 생기게 되어 상태도 상에서는 균일한 고용체로 된 것이라도 부분적으로 는 농도가 다른 조직인 편석이 생기게 된다 그러나 고상선 바로 아래의 온도에서 장시간 가열하면 확산이 촉진되어 편석이 없어지고 균일한 고용체로 할 수 있다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-3 2성분계 기본상태도

2) 두 성분이 순수하게 정출된 때

액상에서는 완전하게 융합되지만 고상에서는 전혀 융합되지 않고 혼합상태를 형성하는 경우인 공정형 합금의 상태도이다 점 C와 D는 성분 금속A와 B의 용융점이다 곡선 CED는 액상선이고 수평선 FEG는 고상선이다 영역[1]은 융체의 범위이고 영역[Ⅱ] 및[Ⅲ]은 융체와 순금속 A 및 B의 고상의 공존 범위이고 영역[Ⅳ]는 순금속 A와 B가 각기 고상으로 혼합되어 있는 범위구역이다 곡선CE와 DE는 액상에서 순금속 A와 B가 응고를 개시하는 온도이다 한 금속에 다른 금속이 다량으로 합금될수록 용융온도는 낮아져 CE와 DE의 교점 E에서는 융체에서 순 금속 A와 B가 동시에 정출하여 응고하게 된다 이와 같이 일정한 온도에서 동시에 2개의 다른 금속의 고상이 정출되어 공정 응고를 한다 이것을 공정반응이라 하며 그 조직을 공정조직 그 온도를 공정온도라 한다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

3) 두 성분이 어느 범위의 고용체를 만들 때

I-3 2성분계 기본상태도

2성분 금속이 각기 어떤 조성 범위로 고용체를 형성하는 상태도로 전율 고용체형 상태도와 공정형 상태도를 조합한 것이라 할 수 있다 ldquoⅠ영역rdquo은 융체의 범위이고 ldquoⅡ영역rdquo은 액상과 순금속 A에 순금속 B가 고용한 고용체(α 고용체)와의 공존범위이며 ldquoⅢ영역rdquo은 액상과 순금속 B에 순금속 A가 고용한 고용체( β 고용체)가 공존하는 범위이다 ldquoⅣ영역rdquo은 α 고용체만 존재하는 범위 ldquoⅤ영역rdquo은 β 고용체만이 존재하는 범위이다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

4) 금속간 화합물의 상태도

I-3 2성분계 기본상태도

2종 이상의 금속 원소가 간단한 원자 비로 결합되어 본래의 물질과는 전혀 별개의 물질이 형성되며 그 원자도 규칙적으로 결정 격자점을 가질 때 이 화합물을 금속간 화합물이라 한다 옆의 그림은 금속간 화합물 Am Bn 가 성분 금속 A 및 B와 각각 공정을 형성하는 경우의 상태도를 나타낸 것으로 T는 금속간 화합물 AmBn 의 융해점이다 이와 같은 경우에는 AmBn 는 한 개의 성분 금속으로 하고 아래 그림의 좌측의 부분은 A와 AmBn 의 2원 합금으로 우측의 부분은 AmBn 과 B의 2원합금으로 볼 수 있는 공정합금으로 용융금속 상태에서는 균일한 용체이나 고체에서는 전혀 용해하지 않는 경우에 해당된다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

두 금속이 합금이 되는 경우

A금속 용매

치환형고용체

제2상을 형성 B금속 용질

B금속 용질

+ (a) VABlt(VAA+VBB)2

(b) VABgt(VAA+VBB)2

침입형고용체

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

금속의 상태도

Al-Cu 상태도

황동 상태도

철계상 상태도

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-3 Fe-C 상태도_강의 종류변태온도

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-4 강의 강화메카니즘 (마르텐사이트강화)

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-4 퀜칭 (급속냉각)과 마르텐사이트 관계

No

구분 변태 (가열 rarr냉각) 강화메카니즘 비고

1 (Alloyed) Carbon

Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 급냉해야 변태 강화가 일어남

Martensite경화

2 Maraging Steel 오스테나이트

rarr 마르텐사이트 공냉에도 변태됨

강화 없슴 마르텐사이트내의

석출경화

3 오스테나이트계

스텐레스강 오스테나이트

rarr 오스테나이트 급냉해도 조직변태

가 없슴 가공경화

4 망간강

(HMnSC 1C 13Mn)

uarr uarr 가공경화 고용강화

5 Al 열처리용

합금 단상영역 rarr 과포화

시효(Aging)처리에 의해 석출경화됨

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

오스테나이트상태로부터 급냉을 시키면 탄소가 확산할 만한 시간적 여유가 없어 페라이트(α

철)내에 고용상태로 남아있게 된다 그런데 탄소원자가 차지할 수 있는 격자틈 자리의 크기

가 작아지므로 (오스테나이트 약 051Å 페라이트 035Å 수준) 격자가 팽창하게 된다

이 때 야기되는 응력때문에 강의 경도가 증가되어 경화된다 이와 같이 페라이트 (α철) 내에

탄소가 과포화상태로 고용된 조직을 martensite라고 부른다 결정구조는 FCC의 오스테나이

트가 BCC의 페라이트로 변하는 격자 변태의 아류인 BCT격자 구조이다

담금질 조직중에서 가장 단단하고 깨지기 쉽다 현미경 조직으로는 침상조직이며 탄소량의

따라 저탄소강영역에서 lath martensite 고탄소강영역에서 plate martensite로 불린다

마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 Ms점 종료되는 온도를 Mf 점이라고 하며 이 온도는

오스테나이트의 화학조성에 따라서 달라지는데 탄소량이 증가됨에 따라 Ms Mf점의 변화를

보면 탄소량이 증가 됨에 따라저하되는 것을 알 수 있다

한편 퍼얼라이트와 베이나이트의 형성은 변태시간에 따라 진행되는 반면에 마르텐사이트

변태는 변태시간에는 무관하고 Ms 온도 이하로의 온도강하량에 따라서만 결정된다

I-4 Martensite 변태특성

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I-4 08강 Martensite 경도

lt 08강의 담금질 경도 (HB) gt

구 분 경도 (HB)

공석강 본래의 경도 225

내부응력에 의한 경도 80

결정의 미세화에 의한 경도 120

Fe격자 강화에 의한 경도 225

마르텐사이트 경도(합계) 650 (Hv 700~800)

225

80

120

225

구성비

공석강본래의

경도내부응력에의한

경도결정의미세화에

의한경도Fe격자강화에

의한경도

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

마르텐사이트로 변태하면 체적팽창이 크게 일어난다 즉 그림에서 예를 들면 10강의 오스테나이트(fcc)의 a축은 359Å 또 마르텐사이트(bct)의 a축은 285Å c축은 298Å라 읽을 수 있다 따라서 단위격자의 체적을 각각 Vr VM으로 하면 Vr=46286(Å)3 VM=24205(Å)3가 된다 단위격자에 소속하는 원자수는 γ에서는 4개 마르텐사이트에서는 2개이다 따라서 원자 1개가 점유하는 체적을 기초로 하여 체적팽창률을 구하면 463가 된다 이렇게 큰팽창이 일어나므로 퀜칭으로 인한 비틀림이나 퀜칭균열 등의 결함이 생기기 쉽다

I-4 Martensite 변태와 변형특성

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

I I

II-2 CQI-9과 품질인증

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-3 FProof 추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

열처리와 자동차 품질인증시스템

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1 품질인증 시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

No 주관사 품질인증 규격 비 고

1 - ISO 9000

2 자동차사 QS 9000 자동차 관련사 대상

3 TS 16949 TS 16949 자동차관련사

4 HD KIA 5 STAR SQ 거래를 위한 필수 인증

5 GM QSB CQI-9 uarr (강하게 요구중)

6 유럽계 자동차사 VDA uarr (요구 예상)

7 프랑스 르노 ASES uarr (요구 예상)

II-1 품질인증시스템과 SQ

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1 SQ등급 조회결과

등 급 rsquo10년 rsquo11년 rsquo12년 rsquo13년 rsquo14년

S 등급 - 90점 90점 90점 90점

A 등급 85점 86점 86점 86점 86점

B 등급 80점 83점 83점 83점 83점

C 등급 77점 80점 81점 82점 -

II-1 품질인증시스템과 SQ

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-1 품질인증시스템과 SQ

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선기법 (PDCA)

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선기법 (7D 기법)

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

추진기법은 6시그마 이후로 자율에

맡기는 형태

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선기법 (8D 기법)

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선기법 (6시그마의 5Cycle)

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

FProof 관리되는 항목의 표식개선 관리기능이 강화되었슴

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

개 선 전 개 선 후

II-1 FProof 항목관리_식별표식 개선

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

품질 및 공정개선현황 추진현황에 대한 게시관리로 불량율 감소 생산성 향상에 대한 관리를 하고 있슴

생산 품질에 대한 게시판 부족으로 개선현황 추진현황에 대한 인식 부족

개 선 전 개 선 후

II-1 현장품질게시판 _관리현황 게시

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장게시후 유효성 평가 실시

함으로 작업자 품질 인지도 UP및 재발

방지효과

고객불만 사항의 개선대책서를 작업자

교육 및 현장 게시후 유효성 평가 실시

미실시

II-1 작업자 교육_재발방지교육 개선

개 선 전 개 선 후

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-1 품질인증시스템 (타사 요구현황)

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-2 CQI-9과 품질인증

2 CQI 과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

CQI-9 CQI-9 규격은 열처리 또는 열처리와 관련된 기술에 의하여 자동차 부품을 제조하는 모든 사업자를 위한 프로세스 콘트롤에 대한 인정서이다

이 규격은 NADCAP인증서에서 정한 것과 비슷한 프로세스의 일치여부를 확인하는 프로세스 콘트롤에 대한 문서이다

이 규격은 2006년 8월 1일자 제정되었다 메탈트리팅위원회는 2007년 3월 28일 오하이오주 클리브랜드에서 규격의 필요성에 대하여 세미나를 실시하였다 규격의 주제와 항목에 자세한 사항은 프로리다주 잭슨빌에 있는 메탈트리팅위원회를 통해 얻을 수 있다 Contact Mr Tom Morrison Pye Metallurgical Consulting can offer GAP audits prior to the company being audited contact David at Pye Metallurgical Consulting 814 337 0194

II-2 CQI-9과 품질인증

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

ltCTTS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn5 이내 측정주기 매월

ltCTS Control Temperature Sensorgt

ltR-TS 교정온도센서 gt 편차범위 plusmn1 이내 (전회 측정과 비교) 측정주기 매주

760 이상시 매년 교체

II-2 CQI ndash 9기준 노내 온도분포 비교테스트

AMS 2750D

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-2 CQI ndash 9 노내 균일도 관리

ltCTS Control Temperature Sensorgt

lt오스테나이트화 가열 기준gt 편차범위 plusmn14 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

760 이상시 매년 교체

lt템퍼링 가열 기준gt 편차범위 plusmn11 이내 측정주기 매년 또는 주요장비 개조후

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-2 CQI ndash 9 (로내 온도분포 측정)

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1 zone 2 zone 3 zone 4 zone

5분 10분 15분 20분 25분 30분 35분 40분 45분 50분 55분 60분

Setting온도

열전대 위치

좌

중

우

온도콘트롤러

레코더온도

측정온도 Max 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

편차 Min 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 측정결과

3 판단기준

균일도 편차 A 상태 B 상태 C 상태 비 고

1~2 존 plusmn 10 이내 plusmn 15 이내 plusmn 25 이내 C 상태 수리 필요 3~4 존 plusmn 10 이내 plusmn 10 이내 plusmn 20 이내

로내온도분포 실시

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-2 CQI ndash 9 (로내 분위기 측정)

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

종 류 내 용 비 고

1 강박테스트 (Foil Test) 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 01wtC 01t 박판

rarr 성분분석

2 Coil Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 077wtC 01Ф coil

rarr 기전력 체크

3 Shim Stock Test 분위기로에서 일정시간 유지한 후

꺼내서 카본분석 실시 사양 참조

rarr 카본중량체크

로내분위기 측정기술

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-3 FProof추진과 품질인증

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-3 온도과승 알람기능

과승방지용 온도계 추가설치

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1세대 (아날로그) 2세대

3세대 페이퍼리스

II-3 자동온도기록지의 변화와 선택

페이퍼리스 온도기록계 (50CH ~ 100CH)

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

과다장입장치

- 바를 이용한 과다장입 규제

- 레이저센서를 이용한 과다장입 규제

II-3 연속로 과다장입 FProof

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

패턴 검사 현황 - 노란색은 패턴검사가 진행중 - 빨간색은 알람이 발생 - 마우스를 오버랩 하면 상세한 내용이 표시

작업지시된 ERP PTN DATA로 예상그래프를 그리고 관리범위를 벗어나면 알람 및 경보 발생

채절명 가열로 1 LOT NO20120208UBE03-01 상한값929 하한값911 현재값921 알람상태 AN 시간 201205081118

II-3 조건감시 (데이터 로깅시스템)

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-3 열처리분위기제어 FProof

CP 분위기 가스 자동제어

- CP분석기 (로내의 분위기 값을 읽는 장비) - 자동제어는 가스의 양을 제로~ 관리목표치까지 넣어주는 값의 범위를 정해서 관리하는것

열처리 컨트롤 판넬

연속기록계

시간

온도

CP값

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

유량자동조절장치

경보장치

II-3 분위기제어 메인가스의 FProof

lt메인가스 조건 이상발생시 경보장치gt

- 메인가스 암모니아 프로판가스 질소 가

스 등 항시 주입가스

- 가스 압력 및 유량 이상발생시 경보장치

메인가스의 자동유량조절장치 (MFC)

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-3 Digital SPC

검사데이타의 자동저장 및 공정능력 환산

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

조건변경시 승인된 자만 조작할 수 있게 판넬 커버 설치

누구나 건드릴 수 있는 판넬구조로 야간에 작업조건 조작 가능

II-3 작업조건 관리_임의조작방지 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

절삭유 농도표준7~20에서 4~6로

재설정

설비점검표상의 농도관리항목 추가

함으로 설비보존 및 품질저하요인 예방

절삭유 농도표준이 현실성 없으며

ㅣ계일상점검표상에 농도관리 항목

이 없음으로 실질적 관리가 이루어지지

않음

II-3 작업조건 관리_누락관리 개선

개 선 전 개 선 후

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

4 회사환경과 품질인증

3 FProof추진과 품질인증

II-4 회사환경과 품질인증

1 품질인증 시스템과 SQ

2 CQI 과 품질인증

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

II-4 개선중심의 작업장 환경소개

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

Q-Point작성후 현장게시함으로 최종

검사 누락 예방 및 불량품 유출방지

품질문제 발생시 중점관리를 위한

Q-Point없슴으로 최종검사시 검사

누락 및 재 유출 가능성 발생

II-4 Q-Point 게시 관리_품질 및 환경 개선

개 선 전 개 선 후

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

개선전 내 용

개선 내용

설비의 명칭부여로 관리의 명확성 및 관리강화로 연결됨

식별미흡에 의한 관리부실로 연결

II-4 CPanel 관리_식별표식 개선

개 선 전 개 선 후

식별 미흡

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III

III-2 열처리와 기계적 물성치 관계

III-1 에너지 절감

III-3 열처리와 이슬점 온도의 이해

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

열처리기술 향후 발전방향

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

RX 변성로 방식 절감기술 (적주식) 비 고

비 교

장단점 (품질 Cost)

1 과거부터 널리 쓰인 품질이 안정적 가스도입방식이다

2 변성로 관리가 어렵다 - 촉매수명관리 (수명 2년 이내) - 변성온도 고온 전기료 과다발생

1 미분해된 생가스에 의해 제품에 슈팅 또는 로체에 슈팅 발생 가능성이 있슴 최근에는 걱정할 필요 없슴 2 변성로 사용 및 관리가 없슴으로 유지관리비용 생략 가능

III-1 에너지절감 (보호분위기 가스)

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-1 에너지 절감(비교)

No 항목구분 비율 장 단점 분석

1 메타놀 사용 1 분위기 가스를 사용하는 업체의 50 이상이 사용중 2 적주타입이라 분위기 관리가 처음에 어려울 수 있음

2 RX GAS (LPG)

1 현재 보성 시스템 2 분위기 설정 및 관리가 용이하나 비용이 많이 듬

3 RX GAS (LNG)

1 2번의 변성가스 타입에서 원가를 줄이고자 LNG 가스 사용

2 사용가스만 다르고 관리방법은 2번과 동일함

100

66

557

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

입계산화

가스침탄에서 침탄강의 표면에 산소가 침입하여 결정입계에 산화물을 형성하는 현상을 침탄강의 입계산화라 부른다 프로판 및 부탄을 공기와 변성하여 사용하는 RX가스는 미량의 수증기 및 탄산가스를 포함하고 있어 이 가스가 강을 산화시킨다 그래서 침탄 중의 강은 침탄과 동시에 산화가 진행된다 강의 산화는 분위기가스 중의 수증기 및 탄산가스농도가 높을수록 로점이 높을수록 금속의 온도가 높을수록 잘 진행된다 또한 강중에 산소와 친화력이 강한 원소 즉 Cr Mn 등을 많이 함유한 강은 산화가 쉽다 강에 산소가 침투하는 경우 산소의 확산속도는 일반적으로 결정입내보다 입계방향으로 빠르게 진행한다 산소가 강의 표면부터 침투 결정입계근방의 기지에 포함되어 있는 Cr Mn Ni Mo 등에서 Cr 및 Mn은 타원소에 우선하여 결정입계로 진행 하여 결정입계에 확산 도달한 산소와 결합하여 여기에 산화물을 형성한다

분위기 가스 제어미숙에 의한 트러블

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

변성타입 대 적주타입 비교

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

가열원 히터 절감기술 (추세) 비 고

전기히터 버너(직화)

소재열처리 (노말라이징어닐링)

95 5

버너타입 유리 라디엔트 gt직화

혼합타입 1존 (버너) 23존 (전기)

침탄열처리 100 버너타입 침탄로 라디엔트 타입

III-1 에너지절감 (가열원)

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

M14 X 15

도면

III-2 열처리품와 기계적 물성치 관계

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-2 강도(응력)의 크기 비교

1) ㄱ) 인장응력 재료가 외력에 견딜 수 있는 한계응력

(극한응력 최대응력)

ㄴ) 항복응력 (σy) 외력에 의하여 재료의 항복점에 이르는 응력

ㄷ) 허용응력 (σa) 설계자가 구조물이나 기계부품을 안전하게 사용할 수 있도록 사용응력의

최대값으로 허용해준 응력

ㄹ) 사용응력(σw) 구조물이나 기계부품에 실제 작용시키고 있는 응력

2) 경도와 조직만으로 강성을 측정하는데는 무리가 있다 꼭 사용응력을 체크하여야 한다

3) 강도 (응력의 크기 비교)

인장응력 gt 항복응력 gt 허용응력 gt 사용응력

4) 안전계수(안전율 Safety factor) 안전에 대하여 충분히 고려한 계수 값

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-3 열처리와 이슬점온도의 이해

lt이슬점온도의 적용사례gt

1 로내 분위기가스의 CP (Carbon Potential) 측정시

2 변성로의 gasAir의 비를 관리할 때

3 가스중에 포함되어있는 수분의 양을 측정하고자 할 때

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-3 열처리와 이슬점온도

이슬점온도 = 노점온도 = Dew Point

노점 온도를 측정하는 것은 그 공기 (가스)중의 수분량을 측정하는 것이 됩니다

노점계는 가스중의 수분을 측정하는 수분계로 볼 수 있습니다

노점 온도는 공기 중의 수증기의 양에 의해 변화 합니다

노점 온도가 높으면 그 공기가 포용 하고 있는 수분 함량이 높게 되고 노점 온도가 낮으면 공기 중

의 수분 함량이 낮게 됩니다 즉 노점 온도는 공기 (혹은 가스)의 수분 양을 가리키는 수치가 됩니

다

노점 온도와 수분량에는 아래의 표와 같은 관계가 있습니다

노점 온도가 20 의 경우 수분양 (용량 )은 231 로 되어 있습니다

노점 온도 와 수분량

노점 온도 수분량

20 231

0 060

-20 010

-40 0013

-60 00011

-80 053ppm

-100 0014ppm

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

1 A의 온도 25

2 현재 수증기량(압) 15gm^3 일때

1 A의 이슬점 온도는 175

(포화수증기압 곡선과 만나는 온도)

2 A의 포화수증기량은 23gm^3

(포화수증기압 곡선과 만나는 수증기량)

3 상대습도 = 현재수증기량포화수증기량

= 15 23 100 = 652

4 절대습도 = 현재수증기량 = 15gm^3

III-3 열처리와 이슬점온도

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-3 열처리와 이슬점온도

1) 변성로의 엔도 가스 발생기의 로점은 2sim5(CO2값으로 치면 035sim045) 정도가 적당하다 따라서 이 범위 내에서 운전을 하면 니켈촉매에 그을음이 덮이는 현상이 일어나지 않는다 로점이 2sim5 이하로 내려가야 할 경우에는 원하는 로점을 얻기 위해 천연 가스 (엔리치가스)투입을 늘려야 한다 2) 침탄로 침탄작업시 로점은

Dew Cup법을 통해 이슬이 맺히는 온도를 측정한다

밀폐된 박스안에 경면(메끼 버프한 면)을 놓고 그 박스안에 측정용가스를 흘려 경면의 온도를 조절하고 경면에 안개를 발생시켜 구름을 생기게하는 온도를 측정한다 그 온도가 이슬점이다(그림)가스를 흘리면서 경면부의 구름을 가라스면에서 본다 얼음조각을 넣으면 물의 온도를 서서히 내린다 구름을 발생시켰을 때의 온도를 읽는다 온도강하는 가능한한 천천히 한다 이 방식은 원리적으로 간단하고 오차가 적지만 연속적으로 측정할 수 없는 것이 단점이다 2회째의 측정때는 나비네지를 떼어 분해하고 경면을 닦아내어 반복한다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 증대

1) 템퍼링

A1변태점(727) 이하의 온도로 가열하고

고온템퍼링의 경우에는 급냉하고 저온템퍼링의 경우에는 서냉하는 것이다

그러나 SKH 또는 STD의 고온 템퍼링에 대해서는 서냉한다

2) 저온템퍼링(180 ~ 200)

고주파담금질이나 침탄등을 행해 상당히 높은 경도와 내마모성이 필요한 경우에는 저온템퍼링을

실시한다

이 저온템퍼링에 의해 내마모성이 증가하고 연마균열이나 보관상의 변형을 막을 수 있다

템퍼링 온도로부터의 냉각은 서냉 또는 공냉으로 한다

경우에 따라 저온템퍼잉을 2~3회 반복하는 것도 유효하다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

3) 고온템퍼링 (400 ~ 650)

구조용 합금강과 같이 어느 정도의 경도(강도)와 점성을 필요로 하는 것에 적용되며

템퍼링온도는 400 ~ 650를 택하고 서냉에 의해 템퍼링 취성이 나타나지 않도록 템퍼링 온도로부

터는 급냉(수냉) 한다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다

III-4 템퍼링공정의 이해 확대

5) 템퍼링시 주의사항

① 템퍼링 시기

담금질 직후 또는 30분 이내에 실시하는 것이 제일 좋다

담금질 냉각직후 손으로 대기 어려운 온도까지 냉각한 시점에서 템퍼링 가열하는 것이 담금질

균열에 좋다

② 담금질 후

300 의 템퍼링을 실시하면 점성이 있게 되고 취약하게 된다 이를 300취성이라고 한다

따라서 300의 템퍼링은 피해야 한다 필요한 경도 때문에 300 의 템퍼링이 필요한 때에도

이 온도는 피하고 조금 경하게 되는 한이 있어도 250의 템퍼링을 실시하는 것이 좋다

4) 템퍼링경화 (500 ~ 600)

SKH 또는 SKD11은 담금질후 500 ~ 600로 재가열하면 다시 경화한다 이를 템퍼링경화 또는

secondary hardening이라 한다

템퍼링가열과 냉각에 의해 잔류오스테나이트가 마르텐사이트화하여 경하게 된다

즉 미세한 합금탄화물의 석출에 의햐여 경화되는 것이다

템퍼링경화한 것을 한번 더 템퍼링하면 그 때는 진짜 템퍼링이라 할 수 있듯이 연화작용이 일어난다