고주파 열처리(Induction Hardening)

1. 고주파 열처리(Induction Hardening)란?

고주파 열처리는 금속의 표면만 선택적으로 빠르게 가열한 뒤, 담금질하여 표면만 단단하게 강화하는 열처리 공정.
전기 유도 현상을 이용해 금속 내부에 전류를 흘려 표면을 고온으로 순간 가열하고, 바로 냉각시켜 마르텐사이트화함으로써 높은 경도를 얻습니다.

쉽게 말하면, 전기로 금속 겉을 ‘순간적으로’ 뜨겁게 만들고, 얼음물처럼 식혀서 ‘겉껍질’을 아주 단단하게 만드는 기술입니다.

2. 고주파 열처리의 원리

• 전기 유도(Induction) 원리를 이용하여 고주파 전류를 코일에 흐르게 함
• 코일 내부에 있는 금속 표면에 와전류(eddy current)가 발생 → 순간 고온(800~1000℃)
• 이 상태에서 즉시 물이나 유냉 방식으로 급랭 → 표면이 소입(Quenching)
• 그 결과, 표면은 매우 단단해지고 내부는 그대로 유지되어 겉은 강하고 속은 부드러운 상태가 됨

3. 고주파 열처리의 장점

• ✅ 표면만 경화 → 내부 연성 유지
• ✅ 열처리 깊이 제어 가능 (보통 0.5~3.0mm)
• ✅ 가공 후 열처리 가능 → 정밀도 손상 적음
• ✅ 고속 처리 가능, 자동화에 유리
• ✅ 부품 개별 맞춤 처리 가능 (축, 기어 치면 등 선택적 부위만 가능)

4. 고주파 열처리와 소입 열처리의 차이점

항목	고주파 열처리	소입
가열 방식	유도 전류로 표면만 순간 가열	노에서 전체 가열
경화 깊이	얕음 (0.5~3mm)	깊음 (전체, 심부까지)
내부 상태	변형 거의 없음	내부까지 경화됨, 변형 가능성 높음
장점	속은 연성 유지, 국부 열처리 가능	전체 강도 확보
단점	국부 마모에는 강하지만 충격에 약할 수 있음	치수 변화 큼, 가공 후 열처리 어려움

5. 적용되는 금속과 소재

고주파 열처리는 다음과 같은 소재에 효과적으로 사용됩니다:

• 탄소강 (S45C, S50C 등) → 일반 구조용 축, 기어
• 합금강 (SCM440, SNCM 등) → 고하중 회전체 부품
• 주강, 단조품 → 대형 기계요소

오스테나이트계 스테인리스나 알루미늄처럼 자성이 없는 금속은 고주파 열처리에 적합하지 않음

6. 실무 적용 사례

• 기어 톱니 부분만 경화 → 내마모성 향상, 소음 저감
• 축단(shaft end)만 경화 → 베어링 접촉부 수명 연장
• 캠, 롤러, 리프터, 볼스크류 샤프트 등 고속 회전 부품의 마모 방지

7. 마무리

고주파 열처리는 빠르고, 정밀하고, 필요한 부분만 강화할 수 있는 똑똑한 열처리 방식입니다.
전체 열처리보다 에너지 절약과 정밀 가공 후 공정 적용이 가능해 실무에서 널리 사용됩니다.

“겉은 단단하게, 속은 부드럽게”
이 원리를 구현하고 싶다면, 고주파 열처리가 바로 정답입니다.