노말(Normalizing) 열처리란 무엇인가?

노말(Normalizing) 열처리란 무엇인가?

우리가 흔히 '노말'이라 부르는 열처리가 있다. 가공공장에서 탄소강이나 합금강 봉강, 일부 공구강에 이르기 까지 광범위하게 실시하고 있는 이 열처리에 대해 상식을 넓혀보자.

<<'노말' 열처리란 무슨 뜻인가?>>

'노말'의 원어는 노말라이징(Normalizing)으로, 이 말은 "Normalize(표준화한다, 정상화한다) 한다" 는 말이다. 일본어로는 소준(燒準, 가열하여 표준상태로 한다)이라고 한다. 다시 말해 '노말' 열처리란 강을 가열하여 정상적인 상태 또는 표준상태로 한다는 뜻이 담겨있다.

<<왜 이런 열처리를 할까?>>

우리회사는 제강에서 소재를 만들면 그것을 다시 높은 온도로 가열하여 압연이나 단조 작업을 한다. 그런데 이렇게 높은 온도에서 강제적으로 강의 형태를 변형하게 되면, 강의 내부 조직은 매우 불균일하게 되고 입자들이 커지게 된다. 만일 이 상태에서 기계부품을 가공하는 고객에게 우리회사 봉강을 판매했다고 가정해 보자. 아마도 그 고객은 아무리 좋은 선반을 가지고도 표면이 매끄러운 제품을 깍지 못할 것이다. 그러므로 노말은 압연이나 단조로 인해 불균일하게 된 소재 조직을 균일하게 하고 커진 입자를 미세하게 하여, 기계가공 등의 작업을 했을 때 표면을 미려하게 하는 등 좋은 성질을 발휘하도록 해주는 열처리이다.

<<어떻게 하는 열처리 인가?>>

노말 열처리는 어찌보면 가장 단순해 보인다. 일정시간 가열(850~900℃ 부근)한 후 그냥 꺼내어 공기 중에서 냉각한다. 이와 같은 공기 중의 냉각이 노말 열처리의 핵심인데 그 이유를 살펴보자. 보통 열처리 후 강의 경도(단단한 정도)는 냉각 속도에 의해 좌우된다. 즉, 냉각속도를 빨리하면 단단해지고, 서서히 식히면 연하게 된다.

'담금질'의 경우는 강을 강제로 딱딱하게 하는 목적이므로 냉각속도를 빨리 하기 위해 가열 후 보통 물 속에 집어 넣는다. '풀림'은 반대로 강을 지나치게 연하게 할 목적이므로 가열 후 열처리로 안에 그대로 두어 서서히 식힌다. 그런데 담금질이나 풀림 모두 강제로 딱딱하게 하거나 연하게 하는 처리이므로 어느 것이나 강을 비정상적인 상태로 만드는 것이다. 노말이란 강이 태어날 때의 자연스러운 상태, 즉 정상적인 상태로 되돌리는 목적이므로 가열 후 자연스럽게 공기 중에서 냉각을 하는 것이다.

<<설날 떡국을 생각하며>>

설날 가래떡을 본 적이 있는가? 그런데 이 가래떡을 언제 칼로 썰었을 때 반듯한 모양의 떡국이 얻어질까요? 어머니는 하루쯤 지나 적당히 단단할 때 칼질을 하는 것이 가장 좋다는 것을 알고 있습니다.

금방 뽑아 물렁물렁한 상태를 '풀림', 며칠이 지나 완전히 굳은 상태를 '담금질'이라고 보면, 둘다 칼질을 하기는 부적당 합니다. 칼질도 기계가공의 일종이라 보면 소재가 적당히 단단할 때가 오히려 기계가공이 잘되고 가공한 면도 깨끗해 집니다. 특수강 소재를 노말 열처리하여 기계가공 하는 것이나 하루쯤 지나 적당히 단단해진 가래떡을 써는 것이나 원리는 같지 않을까요!