가열과 냉각과정만이 관계되는 열처리이며, 처리결과 얻은 미세조직에 따라서 어닐링, 퀜칭, 템퍼링 및 시효 처리로 나눌 수 있다.

  1.1 어닐링 처리 : Annealing Treatment ⇒ 일반열처리

   1.1.1 어닐링, Annealing

 적절한 온도로 가열하여 유지한 다음 적절한 속도로 냉각하여 경도를 감소시키고, 가공성을 향상시키며,냉각가공을 용이하게 할 수있도록 원하는 미세조직을 얻는 처리

   1.1.2 완전 어닐링, Full Annealing

      아공석강(Hypoeutectoid Steel)을 Ac₃ 이상으로 가열하거나 과공석강(Hypereutectoid Steel)을 Ac₁과 Ac_m 사이의 온도로 가열한 다음 변채 영역에서 서냉시키는 처리

   1.1.3 노르말라이징, Normalizing

      강을 변태영역 이상의 적절한 온도의 오스테나이트(Austenite) 영역으로 가열한 다음 공기중에서 냉각하는 처리

   1.1.4 응력제거, Stress Relieving

      잔류응력을 제거하기 위하여 임계온도 이하의 적절한 온도로 가열한 다음 서냉하는 처리

   1.1.5 구상화, Spherodizing

      강에 형성되어 있는 탄화물을 구상화하기 위한 처리이며 구상화처리 결과 강의 인성, 가공성 등이 향상된다. 구상화처리 방법은 다음과 같다.

    1) Ac₁ 바로 아래 온도에서 장시간 유지한 다음 냉각

    2) Ac₁ 바로 위와 Ar₁ 바로 아래 온도로 반복하여 가열과 냉각

    3) Ac₁ 바로 위의 온도로 가열한 다음 노내에서 매우 느리게 냉각하거나 Ac₁ 이하의 온도에서 유지하는 처리

   1.1.6 등온어닐링, Isothermal Annealing

      강을 오스테나이트화(Austenitenizing) 처리 후 Ac₁ 이하의 온도로 냉각하고 유지하여 비교적 연한 페라이트(Ferrite)와 탄화물(Carbide) 조직을 얻는 처리

   1.1.7 재결정어닐링, Recrystallization Annealing

      냉간가공된 강의 변형된 조직을 재가열하여 상변태 없이 새로운 결정립으로 구성된 미세조직을 형성하기 위한 처리

   1.1.8 균질화처리, Homogenizing Annealing

      소정의 고온에서 충분한 시간동안 유지함으로써 확산에 의해 편석을 제거하고 균질한 조직을 얻는 처리

   1.1.9 퀜칭어닐링, Quench Annealing

      오스테나이트(Austenite)계 합금강에서 냉각 중 탄화물의 석출로 인하여 기계적 성질이 나쁘게되는 것을 방지하기 위하여 오스테나이트화(Austenitenizing) 처리 후 급랭하여 연화시키는 처리

  1.2 퀜칭처리, Quenching Treatment

   1.2.1 퀜칭, Quenching ⇒ 일반열처리

 강을 오스테나이트화(Austenitenizing)한 다음 급랭에 의해 오스테나이트(Austenite) 전부 또는 일부가 마르텐사이트 변태하여 경화하는 처리이며, 아공석강(Hypoeutectoid Steel)의 오스테나이트화(Austenitenizing) 온도는 Ac₃ 이상이고 과공석강(Hypereutectoid Steel)인 경우 Ac₁과 Ac_m사이의 온도이다.

   1.2.2 표면 퀜칭, Surface Quenching ⇒표면경화처리

      강의 표면층을 급속히 가열하여 오스테나이트화(Austenitenizing) 한 다음 급랭에 의해 오스테나이트(Austenite)가 마르텐사이트(Martensite) 변태하여 표면층을 경화하는 처리이며 현재 사용되고 있는 처리 방법은 고주파 표면경화, 화염 표면경화, 레이저 표면경화 및 전자빔 표면경화가 있다.

    1) 고주파 표면경화, Induction Surface Hardening

      코일에 흐르는 고주파 교류에 의하여 코일 내부에 위치한 처리부품 표면에 와전류가 형성되어 강의 표면층을 급속히 강려한 다음 급랭하여 표면층을 경화하는 처리, 고주파경화시 강재의 표면층을 흐르는 전류가 최대로 되는 현상을 스킨효과(Skin Effect)라 한다. 실제로 사용되고 있는 주파수는 10 ∼ 500㎑ 범위의 고주파를 이용하는데, 이 주파수가 클수록 유도 전류는 원통형 강재의 표면 부위에만 집중하여 흐르게 되고, 중심부의 전류는 거의 0이 된다.

    2) 화염 표면경화, Flame Surface Hardening

      가연성 가스인 아세틸렌,천연가스,프로판 등과 산소의 혼합가스에 의한 고온화염을 이용하여 강의 표면층을 급속히 가열한 다음 급랭하여 표면층을 경화하는 처리

    3) 레이저 표면경화, Laser Surface Hardening

      CO₂ 레이저 빔을 이용하여 강의 표면을 매우 급속히 가열한 다음 자기 퀜칭(Self-Quenching)에 의해 표면층을 경화하는 처리

    4) 전자빔 표면경화, Electron Beam Surface Hardening

      가속된 전자빔이 강의 표면에 직접 충돌하여 변태온도 이상으로 급속히 가열한 다음 자기 퀜칭에 의해 표면층을 경화하는 처리이다.

   1.2.3 마르템퍼링, Martempering ⇒ 일반열처리

      강을 오스테나이트화(Austenitenizing) 한 다음 마르텐사이트(Martensite) 변태점 바로 위의 온도 또는 마르텐사이트(Martensite) 변태영역의 상부 온도로 급랭하여 부품 전체의 온도가 균일하게 될 때까지 유지한 후 변태영역을 통하여 공냉하는 처리이다. 마르퀜칭(Marquenching)이라고도 한다.

   1.2.4 오스템퍼링, Austempering ⇒ 일반열처리

      강을 오스테나이트화(Austenitenizing) 한 다음 퍼얼라이트(Pearlite) 변태가 일어나지 않도록 베이나이트(Bainite) 변태온도로 급랭하여 베이나이트(Bainite) 변태가 완료하도록 등온에서 유지한 후 공랭하는 처리이다. 등온퀜칭(Isothermal Quenching)이라고도 한다.

   1.2.5 슬랙퀜칭, Slack Quenching ⇒ 일반열처리

      강을 오스테나이트화(Austenitenizing) 한 다음 강의 임계냉각속도(Critical Cooling Rate) 보다 약간 느린 속도로 냉각하여 강이 완전하게 경화되지 않는 불완전한 경화에 의해서 마르텐사이트 (Martensite)와 다른 미세조직의 혼합조직을 얻는 처리

   1.2.6 프레스퀜칭, Press Quenching ⇒ 일반열처리

      변형하기 쉬운 철강재 부품을 오스테나이트화(Austenitenizing) 한 다음 변형을 방지하기 위하여 프레스를 사용하여 압력을 가하면서 급랭하여 경화하는 처리

   1.2.7 수인, Water Toughening

      오스테나이트(Austenite) 강의 결정립 조직을 조절하고 인성을 증가시키기 위하여 고온에서 수냉하는 처리. 주로 고 망강(Mn)강 (10∼14% Mn, 0.9∼1.3% C)에 적용되는 열처리이다. 즉, 주조 상태의 고 망간강은 완전한 오스테나이트 조직으로 되어 있지 않아서 사용하는데에 적당하지 않으므로, 이것을 950 ∼ 1,050℃로 가열 후 수냉하여 완전한 오스테나이트 조직으로 변화시키면 인성이 향상될 뿐만 아니라 우수한 내마모성을 나타낸다.

   1.2.8 숏 다이 퀜칭, Shot Die Quenching

  가열된 박판을 냉각 상태의 금형에 부착하여 강구를 분사시켜 성형과 퀜칭을 동시에 행하는 처리

  1.3 템퍼링처리, Tempering Treatment ⇒ 일반열처리

   1.3.1 템퍼링, Tempering

      퀜칭(Quenching)에 의해서 경화된 강을 공석온도 이하의 온도로 재가열하여 적절한 시간동안 유지한 다음 공랭함으로써 연성과 인성을 동시에 향상시키고 잔류응력을 제거하며, 조직을 안정화시킬 목적으로 시행하는 처리이다. 때로는 노르말라이징(Normalizing) 처리된 강에도 적용한다.

   1.3.2 프레스 템퍼링, Press Tempering

 퀜칭(Quenching)에 의해 경화된 변형하기 쉬운 철강재 부품을 템퍼링(Tempering)할 때 발생하는 변형을 방지하기 위하여 프레스를 사용하여 압력을 가하면서 동시에 템퍼링(Tempering)하는 처리

   1.3.3 스냅 템퍼링, Snap Tempering

 퀜칭 냉각 도중, 강재의 온도가 100 ∼ 150℃ 정도로 되었을 때 다시 가열하여 템퍼링하는 처리

  1.4 시효처리, Aging Treatment ⇒ 일반열처리

   1.4.1 시효, Aging

      열간가공이나 열처리 또는 냉간가공 후 실온이나 또는 실온 이상의 온도에서 기계적 성질의 변화가 일어나는 처리

   1.4.2 석출경화, Precipitation Hardening

      용체화처리(Solutionizing)한 후 급랭하여 과포화고용체(Super Saturated Solid Solution)를 얻은 다음 저온으로 재가열하여 과포화고용체로부터 석출된 미세한 입자에 의하여 경화되는 처리

   1.4.3 변형시효, Strain Aging

      냉간가공된 강을 적절한 저온으로 가열하여 보다 안정한 조직을 얻은 다음 냉각하여 경화하는 처리

2. 화학적 열처리 ⇒ 표면경화처리

 강을 가열하여 오스테나이트화(Austenitenizing) 처리 중 강의 표면과 열처리 분위기와의 화학적 반응에 의해 강의 표면층에 원소를 확산, 침투시킨 다음 급랭하여 표면층을 경화하는 처리이며 확신되는 원소의 종류에 따라 금속 또는 준금속 원소에 의한 처리와 비금속 원소에 의한 처리의 두 가지로 분류할 수 있다.

  2.1 금속 또는 준금속 원소에 의한 처리

   2.1.1 금속 원소에 의한 처리

      1) 알루미나이징, Aluminizing

        강의 표면에 알루미늄(Al)을 확산, 침투시키는 처리

      2) 크로마이징, Chromizing

        강의 표면에 크롬(Cr)을 확산, 침투시키는 처리

      3) 세라다이징, Sheradizing

        강의 표면에 아연(Zn)을 확산, 침투시키는 처리

      4) 티타나이징, Titanizing

 강의 표면에 티타늄(Ti)을 확산, 침투시키는 처리

      5) 바나다이징, Vanadizing

        강의 표면에 바나듐(V)을 확산, 침투시키는 처리

      6) 텅스테나이징, Tingstenizing

        강의 표면에 텅스텐(W)을 확산, 침투시키는 처리

      7) 망가나이징, Manganizing

        강의 표면에 망간(Mn)을 확산, 침투시키는 처리

      8) 안티모나이징, Antimonizing

        강의 표면에 안티모니(Sb)를 확산, 침투시키는 처리

      9) 베리루마이징, Beryllumizing

        강의 표면에 베릴륨(Be)을 확산, 침투시키는 처리

      10) 카퍼라이징, Copperizing

        강의 표면에 구리(Cu)를 확산, 침투시키는 처리

      11) 니켈라이징, Nickelizing

        강의 표면에 니켈(Ni)을 확산, 침투시키는 처리

      12) TD처리, Toyota diffusion process

        용융붕사에 V, Nb, Cr 등을 함유하는 분말을 첨가한 염욕에 처리 부품을 침지하여 800∼1,200℃로 가열하여 일정시간 유지한 다음 적절한 속도로 냉각하는 표면경화 처리

   2.1.2 준금속 원소에 의한 처리

      1) 침붕, Boriding or Boronizing

       가) 고체침붕, Pack Boriding

          탄화붕소(B₄C)와 촉진제를 처리 부품과 함께 침붕상자에 넣고 800 ∼ 1,000℃ 까지 가열하여 3 ∼ 5 시간 동안 유지하여 침붕 시키는 처리

       나) 염욕침붕, Salt Bath Boriding

          용융붕사와 탄화붕소의 염욕에서 처리 부품을 900 ∼ 1,000℃까지 가열하여 1∼5 시간 동안 유지한 다음 퀜칭하여 표면경화 시키는 처리

       다) 가스침붕, Gas Boriding

          염화보론, 취화보론 등의 침붕가스와 캐리어 가스로 구성된 가스 분위기 속에서 처리 부품을 800 ∼ 950℃ 까지 가열하여 2 ∼ 6 시간 동안 유지한 다음 퀜칭하여 표면경화 시키는 처리

       라) 플라즈마침붕, Plasma Boriding

          처리 부품을 음극에 그리고 노벽을 양극의 직류 전원에 연결된 진공로에서 저압으로 유지된 염화보론과 수소의 혼합가스에 의한 플라즈마 분위기 속에서 처리 부품을 900 ∼ 1,050℃ 까지 가열하여 일정시간 동안 유지한 다음 퀜칭하여 표면경화 시키는 처리

      2) 실리코나이징, Siliconizing

          강의 표면에 규소(Si)를 확산, 침투시키는 처리

  2.1 비금속 원소에 의한 처리

   2.2.1 오스테나이트처리, Austenitic Treatment

      1) 침탄, Carburizing

        오스테나이트 상영역에 해당하는 온도인 820 ∼ 950℃ 온도에서 요구되는 침탄 깊이에 따라 30분∼16시간 동안 저탄소강 및 저탄소 합금강재를 가열하여 탄소를 표면층에 확산시킨 다음, 퀜칭하여 표면경화 시키는 처리

가) 고체침탄, Pack Carburizing

          목탄과 촉진제를 처리 부품과 함께 침탄상자에 넣고 침탄 온도까지 가열하여 침탄 시키는 처리

        나) 염욕침탄, Salt Bath Carburizing

          용융시안화물 염욕에서 처리 부품을 침탄 온도로 가열하여 일정 시간 동안 유지한 다음 퀜칭하여 표면경화 시키는 처리

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