열처리 실무

같은 재질인데 어떤 건 휘고 어떤 건 깨집니다

현장에서 이런 말을 듣습니다. "같은 SCM440인데 왜 이건 안 깎이고 저건 툭 부러지냐." 성분표를 아무리 봐도 답이 안 나와요. 차이는 성분이 아니라 조직입니다.

열처리는 강의 화학성분을 바꾸는 작업이 아니에요. 가열 온도, 유지 시간, 냉각 속도 세 가지만으로 강 내부의 조직을 다시 짜는 작업입니다. 조직이 바뀌면 경도, 인성, 절삭성, 치수까지 전부 바뀝니다.

부울경에서는 열처리를 자체 설비로 하는 회사가 드뭅니다. 창원·김해·양산·녹산의 전문 열처리 업체에 외주로 보내는 구조예요. 그래서 "내가 직접 로를 돌리지는 않아도, 무엇을 지시하고 무엇을 확인해야 하는지" 는 반드시 알아야 합니다. 지시가 틀리면 가공비가 전부 들어간 부품이 통째로 폐기됩니다.

1. 조직 이름 먼저 — 다섯 개면 충분합니다

> 열처리 지시서에 나오는 모든 요구는 결국 "어떤 조직을 만들어 달라" 는 뜻입니다. 조직 이름을 모르면 지시서를 읽을 수 없어요.

2. 4대 열처리 — 한 표로

풀림과 불림은 목적이 다릅니다. 풀림은 "무르게 만들어 깎기 좋게", 불림은 "조직을 고르게 만들어 다음 열처리가 균일하게 되도록". 대형 단조품이나 두꺼운 용접부는 불림을 먼저 하고 조질에 들어가는 경우가 많아요.

3. 담금질 — 냉각 속도가 전부입니다

담금질은 가열해서 오스테나이트로 만든 뒤, 펄라이트가 생길 틈을 주지 않고 단숨에 식히는 작업입니다. 식는 속도가 임계냉각속도보다 빨라야 마르텐사이트가 나옵니다.

냉각능 순서

> "수랭 > 유랭 > 공랭"은 경도 순서인 동시에 균열 위험 순서입니다. 빨리 식힐수록 단단해지지만, 표면과 중심의 온도 차가 커지면서 부품이 스스로를 찢습니다. 경도가 조금 부족한 건 다시 처리할 수 있지만, 균열은 폐기밖에 답이 없어요.

경화능은 소재가 정합니다

같은 냉각을 해도 두께가 두꺼우면 중심까지 마르텐사이트가 안 됩니다. 이 "속까지 굳는 능력"이 경화능이고, Cr·Mo·Mn 같은 합금원소가 경화능을 올려줍니다.

• S45C(탄소강) — 경화능이 낮아 두꺼우면 중심이 안 굳음. 얇은 부품·고주파 경화용
• SCM440(Cr-Mo강) — 경화능이 좋아 유랭으로도 중심까지 조질 가능. 축·볼트·기어 소재의 표준
• SNCM439 — 더 두꺼운 대형 축에 사용

"두꺼운 부품을 수랭하면 되겠지"가 아니라, 두꺼우면 합금강으로 바꿔야 합니다. 소재 선정이 열처리 조건보다 먼저입니다.

4. 담금질 후 반드시 뜨임하는 이유

담금질만 하고 끝낸 부품은 쓸 수 없는 부품입니다. 이유가 세 가지예요.

(1) 잔류응력이 극단적으로 큽니다

오스테나이트가 마르텐사이트로 바뀔 때 부피가 늘어납니다(약 3~4%). 표면이 먼저 변태해 굳은 뒤에 중심이 뒤늦게 팽창하니, 내부에서 서로 잡아당기는 응력이 남아요. 이 상태로 두면 가만히 놔둔 부품이 며칠 뒤 저절로 갈라지는 일이 실제로 일어납니다(시효 균열).

(2) 유리처럼 깨집니다

갓 담금질한 마르텐사이트는 경도가 최고지만 인성이 거의 없어요. 떨어뜨리기만 해도 깨집니다. 기어 이빨이라면 첫 회전에 부러집니다.

(3) 잔류 오스테나이트가 나중에 변합니다

급랭해도 전부 마르텐사이트가 되지는 않고 일부 오스테나이트가 남습니다. 이게 시간이 지나며 서서히 변태하면 치수가 조금씩 변해요. 정밀 게이지·금형에서 문제가 됩니다.

> 담금질 → 뜨임 사이는 최대한 짧게. 현장 원칙은 "담금질한 그날 안에, 부품이 손으로 만질 만큼 식기 전에 뜨임로에 넣는다"입니다. 외주 열처리에서 담금질만 하고 다음 날 뜨임하는 업체는 균열 위험을 안고 있는 겁니다.

뜨임 온도 선택

> 약 450~550°C에서 천천히 식히면 고온 뜨임취성이 나올 수 있습니다(Cr·Mn·Ni 함유강에서 불순물이 결정립계에 몰림). 이 온도대를 쓰는 조질은 뜨임 후 수랭·유랭으로 빠르게 통과시키는 것이 대책입니다.

5. 실제 지시 예시 — 이렇게 읽습니다

[부품]  유압 실린더 로드   SCM440   ø40 × 600mm
[요구]  HRC 28~32,  인장강도 900MPa 급

1) 불림   870°C × 60분  →  공랭
          (단조 조직을 미세하게 정리, 다음 담금질을 균일하게)

2) 담금질 850°C × 45분  →  유랭 (유온 60~80°C, 교반 ON)
          → 마르텐사이트, 이 시점 경도 HRC 52~56

3) 뜨임   600°C × 90분  →  수랭 (취성 구간 빠르게 통과)
          → 템퍼드 마르텐사이트, HRC 28~32

4) 후가공 연삭으로 열처리 변형·탈탄층 제거 (가공 여유 편측 0.3mm)

[유지시간 경험칙]
   두께(또는 지름) 25mm 당  30~60분  +  로 안정화 시간
   ø40 → 40 ÷ 25 × 30 ≈ 48분   →  실제 45~60분 적용
   ※ 로 사양과 사내 표준이 있으면 그것이 우선입니다

후가공 여유를 남기는 것을 잊지 마세요. 열처리 후에는 반드시 변형이 생기고 표면에 탈탄층·스케일이 있습니다. 완성 치수로 가공한 뒤 열처리를 보내면 그대로 불량입니다.

6. 안전 — 열처리장은 고온·유증기 구역입니다

• 담금질 기름은 인화점 이상으로 가열되면 발화합니다. 유면 위로 부품이 노출된 채 담금질하면 화염이 솟아요. 투입은 유면 아래까지 신속하게, 완전히 잠기게.
• 기름에 물기가 들어가면 순간 비등하며 기름이 튑니다. 젖은 부품·젖은 지그 절대 금지.
• 유면 화재에는 물을 뿌리지 않습니다(B급 화재). 로 뚜껑을 덮어 질식소화하거나 지정 소화기를 씁니다.
• 고온물 취급은 가죽 장갑, 안면보호구, 발등 덮는 안전화가 기본입니다.
• 외국인 동료가 많은 공정입니다. "뜨겁다", "젖은 것 금지", "유면 아래로" 는 그림·픽토그램으로 붙여두고 직접 시연해 확인하세요.

체크리스트

• 이 부품에 필요한 것이 경도인지, 연화인지, 조직 균질화인지 말할 수 있다
• 담금질만 지시하고 뜨임을 빠뜨리지 않았다
• 소재의 경화능이 두께를 감당하는지 확인했다 (S45C인데 두꺼운 건 아닌지)
• 냉각 매체(수랭/유랭/공랭)를 지시서에 적었다
• 열처리 후 가공 여유를 남겼다
• 뜨임 온도가 취성 구간(250~400°C, 450~550°C 서냉)에 걸치지 않는다

겉은 단단하고 속은 질겨야 하는 부품이 있습니다

기어 이빨을 생각해보세요. 이빨 표면은 상대 기어와 맞물려 계속 문질러지니 무르면 금방 닳습니다. 그런데 이빨 뿌리는 회전할 때마다 굽힘을 받으니 단단하기만 하면 뚝 부러져요.

표면은 단단해야 하고, 속은 질겨야 한다. 전체를 담금질하면 표면은 얻지만 속까지 유리가 됩니다. 그래서 표면만 골라서 굳히는 열처리가 따로 있습니다.

부울경에서 이 열처리가 집중되는 부품은 명확해요. 자동차 변속기 기어·샤프트(김해·양산), 건설기계 핀·부싱·트랙링크(창원), 선박 엔진 밸브·캠(부산·울산), 유압 스풀과 로드(녹산·진해). 전부 "마모는 견디되 부러지면 안 되는" 부품입니다.

1. 3가지 방법 — 원리부터 다릅니다

> 선택 기준은 세 가지입니다. "얼마나 깊게", "변형을 얼마나 허용할 수 있나", "부분만 굳혀도 되나". 이 세 개가 정해지면 방법은 거의 자동으로 결정됩니다.

2. 침탄 — 깊고 강하지만 변형이 따라옵니다

저탄소강은 탄소가 적어(0.15~0.25%) 담금질해도 안 굳습니다. 그래서 표면에만 탄소를 밀어 넣어 0.8% 수준으로 만든 뒤 담금질하면, 표면은 마르텐사이트가 되고 심부는 여전히 저탄소라 질긴 상태로 남아요.

[침탄 전]                       [침탄 + 담금질 후]

 표면 0.20%C                     표면 0.80%C → 마르텐사이트 HRC 60
   ↓                               ↓
 심부 0.20%C                     심부 0.20%C → 저탄소 조직  HRC 35 (질김)

• 가스 침탄이 주류입니다. 흡열형 변성가스(RX 가스) 분위기에서 카본 포텐셜을 제어해요.
• 침탄 후 바로 담금질하는 직접 담금질과, 서냉 후 다시 가열해 담금질하는 재가열 담금질이 있습니다. 재가열 방식이 결정립이 미세해져 인성이 좋지만 공정이 하나 늘어요.
• 침탄 뒤에는 저온 뜨임(150~200°C) 이 반드시 붙습니다. 응력만 빼고 경도는 유지하기 위해서예요.
• 부분 침탄이 필요하면 침탄 방지 도료를 바르거나 구리 도금을 합니다. 나사부처럼 굳으면 안 되는 곳에 씁니다.

침탄의 최대 약점은 변형입니다. 900°C 넘게 오래 가열하고 담금질까지 하니 안 휘는 게 이상해요. 그래서 정밀 기어는 침탄 후 연삭(기어 그라인딩) 으로 마무리합니다. 이때 연삭 여유가 경화층보다 크면 경화층을 다 갈아버리는 사고가 납니다.

3. 질화 — 변형이 거의 없는 대신 얕고 느립니다

질화는 500~570°C에서 암모니아 분위기에 오래 두어 질소를 침투시킵니다. 오스테나이트 변태 온도 아래라서 담금질이 필요 없고, 담금질이 없으니 변형이 거의 없습니다.

• 질화 대상은 미리 조질(Q&T)된 소재여야 합니다. 질화 온도가 뜨임 온도보다 낮아야 심부 경도가 안 떨어지니, 뜨임을 600°C 이상으로 해둔 뒤 550°C에서 질화하는 식이에요.
• 질화층은 얕습니다. 후가공으로 갈아내면 없어집니다. 질화는 원칙적으로 최종 공정이에요.
• 표면의 화합물층(백층)은 단단하지만 부서지기 쉬워, 면압이 큰 부품에서는 얇게 관리하거나 제거합니다.

> "변형을 절대 허용할 수 없다" 면 답은 질화입니다. 대신 시간과 비용, 그리고 "얕다"는 한계를 받아들여야 해요.

4. 고주파 — 빠르고, 부분만 굳힐 수 있습니다

코일에 고주파 전류를 흘리면 부품 표면에 유도전류가 흘러 표면만 수 초 만에 오스테나이트화됩니다. 그 즉시 물을 뿌려 급랭하면 표면만 마르텐사이트가 돼요.

• 주파수가 깊이를 정합니다. 주파수가 높을수록 얕게, 낮을수록 깊게 들어갑니다.
• 심부는 아예 가열되지 않으므로 원래의 조질 조직 그대로 남습니다. 표면 경도 + 심부 인성이 자연스럽게 얻어져요.
• 필요한 부위에만 코일을 대면 됩니다. 축의 저널부만, 스플라인부만 굳히는 식이에요.
• 사이클이 짧아 인라인 자동화가 쉽습니다. 대량 생산 부품(자동차 샤프트, 트랙 링크)에서 압도적으로 유리해요.
• 고주파도 뜨임이 필요합니다. 보통 150~200°C 저온 뜨임을 붙입니다.

주의점: 국부 가열·국부 급랭이라 휨이 발생합니다. 긴 축은 경화 후 직진도를 측정하고 교정(스트레이트닝)합니다. 또 경화 끝나는 지점(경계부)은 응력이 몰리는 곳이라 키홈이나 단차의 R부에 경계가 오지 않게 설계해야 합니다.

5. 유효경화깊이 — 도면이 요구하는 진짜 숫자

"경화깊이 1mm"라는 말은 그 자체로는 애매합니다. 표면에서 멀어질수록 경도는 서서히 떨어지는데, 어디까지를 경화층으로 볼 것인가를 정해야 하니까요.

한계경도는 방법과 소재에 따라 다르게 정합니다.

> 한계경도와 측정 조건은 도면 지시와 사내 규격, 고객사 표준이 우선입니다. "보통 HV550"이라고 외워두고 도면을 안 보면 판정이 뒤집힙니다.

실제 측정과 판정

[도면 지시]
   침탄 담금질 + 저온 뜨임
   표면 경도      HRC 58~62
   유효경화깊이   CD 0.8~1.2 mm   (한계경도 HV 550)

[측정 방법]
   부품을 절단 → 단면 연마·폴리싱 (연삭 발열로 조직이 변하지 않게)
   표면에서 수직 방향으로 0.1mm 간격 마이크로비커스 (예: HV0.3)

[측정 결과]
   깊이 0.1mm    HV 720
   깊이 0.4mm    HV 660
   깊이 0.8mm    HV 590
   깊이 1.0mm    HV 552   ←  한계경도 550 도달 지점
   깊이 1.2mm    HV 470
   심부          HV 350   (모재 조질 경도)

[판정]
   유효경화깊이 ≈ 1.0mm
   0.8 ≤ 1.0 ≤ 1.2   →   합격

깊이가 깊을수록 좋은 게 아닙니다. 너무 깊으면 표면 압축응력이 줄고 심부 인성이 떨어져 오히려 잘 깨져요. 도면에 상한이 함께 적혀 있는 이유가 이것입니다.

6. 부품별 선택 가이드

체크리스트

• 이 부품이 요구하는 것이 표면 경도인지 전체 경도인지 구분했다
• 선택한 방법에 소재가 맞는지 확인했다 (침탄=저탄소, 고주파=중탄소, 질화=질화강)
• 도면의 유효경화깊이와 한계경도를 확인했다
• 후가공 연삭 여유가 경화층보다 작다 (갈아서 경화층을 날리지 않는다)
• 질화는 최종 공정으로 배치했다
• 고주파 경화 경계가 키홈·단차 R부에 걸치지 않는다
• 침탄·고주파 뒤에 저온 뜨임이 공정표에 들어 있다

열처리 불량은 가장 비싼 불량입니다

소재 입고 → 절단 → 황삭 → 정삭 → 열처리 → 연삭 → 검사. 열처리는 공정 후반에 있습니다. 즉 가공비가 다 들어간 뒤에 터지는 불량이에요. 게다가 대부분 외주라 발견도 늦고, "우리 열처리 문제냐 너희 소재 문제냐"로 책임 공방이 붙습니다.

결함을 줄이는 실무는 세 가지로 요약됩니다. 지시를 명확히 적고, 이력을 받아두고, 조기에 검출한다.

1. 4대 결함 한눈에

2. 경도 부족 — 원인을 순서대로 훑습니다

경도가 안 나왔을 때 아무거나 의심하면 시간만 갑니다. 소재 → 가열 → 냉각 → 뜨임 순서로 좁히세요.

> "연점(soft spot)" 은 부품 전체가 아니라 일부만 경도가 낮은 상태예요. 담금질할 때 그 부위에 증기막이 오래 붙어 있었거나, 지그가 닿아 냉각액이 안 닿았거나, 스케일이 두껍게 남은 경우입니다. 경도 측정을 한 점만 하면 절대 못 잡습니다.

3. 변형 — 없앨 수는 없고, 관리하는 겁니다

담금질에는 반드시 부피 변화가 따릅니다. "변형 제로"는 목표가 될 수 없어요. 목표는 "변형을 예측 가능한 범위로 묶고, 후가공으로 잡을 수 있게" 하는 것입니다.

원인

• 가공 잔류응력 — 황삭에서 크게 깎아낸 응력이 가열되면 풀리며 휩니다
• 비대칭 형상·두께 급변 — 두꺼운 쪽과 얇은 쪽이 다른 속도로 식음
• 불균일 가열 — 로 안 위치, 급격한 승온
• 적재·매달림 방식 — 길쭉한 부품을 눕혀 놓으면 자중으로 처짐
• 마르텐사이트 변태 팽창 — 부위별 변태 시점 차이

대책

> 실무 원칙 하나. "열처리 전에 완성 치수로 만들지 않는다." 부울경 협력사에서 반복되는 클레임의 상당수가 이 기본 하나를 지키지 않아 생깁니다.

4. 균열 — 이건 폐기입니다

발생 조건 (겹칠수록 위험)

• 과열 — 오스테나이트화 온도가 너무 높아 결정립이 조대해짐
• 급랭 — 수랭, 특히 저온의 물
• 형상 — 날카로운 모서리, 급격한 두께 변화, 구멍이 표면 가까이, 키홈 모서리에 R 없음
• 뜨임 지연 — 담금질 후 방치
• 소재 결함 — 개재물, 편석, 기존 탈탄층, 탄소량 상한 초과
• 재질 오인 — 저합금강 조건으로 고탄소강을 수랭

대책

• 냉각능을 한 단계 낮춥니다(수랭 → 폴리머 → 유랭). 그래도 경도가 필요하면 소재의 경화능을 올리세요.
• 설계 단계에서 R을 넣습니다. 열처리 균열의 상당수는 열처리장이 아니라 도면에서 시작해요. 예리한 모서리, 두께가 갑자기 바뀌는 단차, 표면 바로 밑을 지나는 구멍.
• 담금질 직후 즉시 뜨임. 부품이 완전히 식기 전에 뜨임로로 옮깁니다.
• 침탄품은 직접 담금질 대신 서냉 후 재가열 담금질로 결정립을 미세하게.
• 자분탐상(MT) 을 열처리 후 표준 검사로 넣으세요. 육안으로는 안 보이는 미세 균열이 잡힙니다. 비자성체는 침투탐상(PT).

> 균열은 용접으로도, 재열처리로도 복구되지 않습니다. 균열이 확인되면 폐기하고, 왜 났는지 조사해 다음 로트를 살리는 것이 유일한 대응입니다.

5. 탈탄 — 조용히 피로수명을 갉아먹습니다

산화성 분위기(공기 중)에서 고온으로 오래 두면 강 표면의 탄소가 산소와 반응해 빠져나갑니다. 표면만 저탄소가 되니 담금질해도 그 층은 안 굳어요.

왜 치명적인가: 부품의 피로 파괴는 거의 항상 표면에서 시작합니다. 표면이 물러지면 피로강도가 크게 떨어져요. 스프링, 기어 치면, 볼트 나사부에서 특히 문제가 됩니다.

대책

• 분위기 제어 — 흡열형 변성가스(RX) 분위기로, 염욕로, 진공로
• 가열 시간 최소화 — 필요 이상으로 오래 두지 않기
• 가공 여유로 제거 — 탈탄층 예상 깊이보다 큰 여유를 남기고 열처리 후 연삭
• 방청·코팅 — 산화 방지 도료
• 검사 — 단면을 폴리싱·부식(에칭)해 현미경 관찰, 또는 표면부터 경도 프로파일

[탈탄 판정 예 — 스프링용 강선 표면]

  깊이 0.00mm   HV 320   ← 표면이 비정상적으로 낮다
  깊이 0.05mm   HV 410
  깊이 0.10mm   HV 520
  깊이 0.20mm   HV 610
  심부          HV 620   (정상 경도)

  판정 : 표면 ~0.15mm 부근까지 부분탈탄층으로 판단
         도면 허용 "부분탈탄 0.05mm 이하" 초과 → 불합격

6. 외주 열처리 관리 — 지시서에 다 적으세요

부울경의 실제 구조는 이렇습니다. 원청이 사양을 주고, 1차 협력사가 가공하고, 열처리는 다시 외주로 나갑니다. 말로 전달된 조건은 반드시 어딘가에서 사라집니다.

열처리 의뢰서 — 이 항목이 비어 있으면 클레임 때 근거가 없습니다

 품명 / 도번     : BRK-2210 / Rev.C
 재질            : SCM440   (밀시트 사본 첨부)
 수량 / 로트     : 320 EA / L-260804
 처리 내용       : 조질  (담금질 850°C 유랭 → 뜨임 580~620°C 수랭)
 요구 경도       : HRC 28~32
 경도 측정 위치  : 플랜지 외경면, 표면 0.5mm 연삭 후 3점
 유효경화깊이    : 해당 없음
 변형 허용       : 전장 400mm 기준 휨 0.30mm 이내
 탈탄 허용       : 전탈탄 없음 / 부분탈탄 0.05mm 이하
 균열 검사       : 자분탐상(MT) 전수, 결과 제출
 후처리          : 방청유 도포, 목재 파렛트 적재, 상하 분리
 제출 서류       : 열처리 이력(온도-시간 차트), 경도 성적서, MT 성적서
 초물 승인       : 최초 3개 선행 처리 후 승인 뒤 본물량 진행

> 초물(선행 3~5개) 승인 절차를 넣는 것이 가장 효과적인 방어입니다. 320개를 다 처리한 뒤 경도가 안 나오면 320개가 손실이지만, 3개로 확인하면 3개로 끝나요.

체크리스트

• 열처리 전에 응력 제거 풀림을 했다 (황삭량이 컸다면)
• 완성 치수가 아니라 가공 여유를 남긴 상태로 보냈다
• 의뢰서에 경도 측정 위치와 방법까지 적었다
• 초물 승인 절차를 넣었다
• 열처리 이력(온도-시간 차트)을 받아서 보관한다
• 열처리 후 자분탐상이 공정에 들어 있다
• 경도 측정을 한 점이 아니라 여러 점에서 한다
• 도면 R·단차·구멍 위치가 균열 유발 형상이 아닌지 설계와 협의했다

열처리하면 시커멓게 되는 게 당연한 건 아닙니다

일반 대기로에서 나온 부품은 표면이 검은 스케일로 덮여 있습니다. 그래서 쇼트 블라스트로 털고, 산세척하고, 다시 방청유를 바릅니다. 이 뒤처리가 다 비용이고 공정이고 변형 요인이에요.

진공 열처리는 애초에 산소를 없애서 그 문제를 안 만드는 방식입니다. 금형·공구·정밀 부품에서 표준이 된 이유가 이것입니다. 부울경에서도 창원·김해의 금형 업체, 정밀 다이 제작사는 대부분 진공로를 쓰거나 진공 전문 업체에 맡깁니다.

1. 진공로의 원리

로 안 공기를 뽑아내 10^-2 ~ 10^-3 mbar 수준까지 낮춘 뒤 가열합니다. 산소가 사실상 없으니 산화도, 탈탄도 일어나지 않아요.

배치(batch)식입니다. 한 번에 한 로트를 넣고 프로그램대로 돌린 뒤 꺼내요. 연속로처럼 계속 흘려보내는 방식이 아니라 대량 저가품에는 단가가 맞지 않습니다.

2. 가스 퀜칭 — 기름 없이 식힙니다

기름 대신 고압 가스(주로 질소, 2~20 bar) 를 강한 팬으로 불어 냉각합니다.

> 가스 퀜칭의 한계는 냉각능입니다. S45C 같은 경화능 낮은 강을 가스로 식히면 마르텐사이트가 충분히 안 나와요. 진공 열처리가 SKD11·SKD61·SKH·STS 계열 고합금 공구강·금형강에 집중되는 이유입니다. 헬륨을 쓰면 냉각능이 올라가지만 가스값이 비쌉니다.

3. 광휘열처리 — 표면이 그대로 나옵니다

산화가 없으니 열처리 전의 금속 광택이 그대로 유지됩니다. 이걸 광휘열처리(bright annealing / bright hardening) 라고 해요.

얻는 것:

• 쇼트 블라스트·산세척 공정이 사라짐 → 그만큼의 치수 손상·변형도 사라짐
• 이미 정밀 가공된 면을 열처리 후 그대로 사용 가능
• 스테인리스는 내식성 저하 없이 처리 가능(산화 스케일이 부동태 피막을 망치지 않음)

4. 진공이 유리한 경우 / 불리한 경우

공정 전체로 계산하세요. 진공로 처리 단가는 대기로보다 높지만, 블라스트·산세·세척·교정·재가공까지 합치면 역전되는 경우가 많습니다. 특히 금형은 열처리 후 변형 교정에 드는 공수가 큽니다.

5. 열처리품 합부 판정 — HRC를 제대로 재는 법

경도 성적서 한 장으로 로트 전체가 통과되기도 하고 반려되기도 합니다. 재는 방법이 틀리면 숫자도 틀립니다.

로크웰 C 스케일 (HRC)
  압자      다이아몬드 원뿔  꼭지각 120°
  하중      기준하중 10 kgf  →  시험하중 150 kgf  →  기준하중 복귀
  읽는 값   기준하중 상태의 압입 깊이 차이를 경도값으로 환산

적용 범위
  대략 HRC 20 ~ 70
  HRC 20 미만 → HRB 등 다른 스케일
  얇은 층·표면경화층 → HV(비커스) 또는 HR15N 같은 표면 로크웰

시험편 조건 — 하나라도 어기면 값이 흔들립니다

판정 — 평균으로 덮지 마세요

[도면] HRC 58 ~ 62

케이스 A   59.5 / 60.1 / 58.8
           평균 59.5, 최대-최소 편차 1.3
           →  전 점 규격 내, 산포 정상   →  합격

케이스 B   61.8 / 57.2 / 60.5
           평균 59.8  (평균만 보면 합격처럼 보임)
           그러나 57.2 가 하한 미달, 편차 4.6
           →  불합격 처리. 연점 의심
           →  측정 표면 상태 재확인 → 위치 늘려 재측정
              → 그래도 낮으면 냉각 불균일·적재 밀집·스케일 원인 조사

> "HRC 58 이상"처럼 상한이 없는 도면 지시는 위험합니다. 경도만 쫓다 HRC 65가 나오면 취성으로 깨져요. 상하한을 함께 지정하도록 설계와 합의하세요.

경도가 안 나올 때 확인 순서

1. 시험기부터 의심 — 기준시험편(표준편)으로 검증. 압자 손상·오염 확인
2. 측정 표면 — 스케일·탈탄층 제거했나, 연삭 발열은 없었나
3. 측정 위치 — 표면인가 심부인가, 도면이 지정한 위치가 맞나
4. 시험편 조건 — 두께, 뒷면 밀착, 가장자리 거리
5. 열처리 이력 — 온도-시간 차트에서 유지 온도·시간·냉각 확인
6. 소재 — 밀시트 대조, 재질 혼입 여부

> 경도값은 소급성(traceability) 이 있어야 신뢰됩니다. 시험기는 정기 교정을 받고, 기준시험편으로 일상 점검한 기록을 남기세요. 고객 클레임 때 이 기록이 방어선입니다.

환산표는 참고값입니다

HRC ↔ HV ↔ HB 환산표가 널리 쓰이지만, 재질과 가공 이력에 따라 오차가 생깁니다. 도면이 HRC로 지정했으면 HRC로 측정한 값이 정본이에요. 환산값으로 합부를 다투면 반드시 분쟁이 납니다.

체크리스트

• 이 부품에 진공이 필요한 이유를 후공정 비용까지 포함해 설명할 수 있다
• 소재의 경화능이 가스 퀜칭으로 감당되는지 확인했다
• 진공 처리 후 세척·블라스트 공정을 실제로 뺐다 (그래야 이득이 남음)
• 경도 시험 표면에서 탈탄층·스케일을 제거하고 측정한다
• 3점 이상 측정하고 편차를 함께 기록한다
• 도면 경도에 상한이 지정돼 있다
• 경도계 교정 기록과 기준시험편 일상 점검 기록이 있다
• 열처리 이력 차트를 로트별로 보관한다