1. 열처리는 평형 상태도에서 출발
평형 상태도 (平衡狀態圖）
지금까지 알아본 상태도는 극히 천천히 가열하거나 냉각하였을때 일어나는 현상을 나타낸 것 입니다.
알기 쉽게 말하면 1℃를 가열하거나 냉각할 때 한 번에 가열하거나 냉각하는 것이 아니라 무한단계로 나누어서 한 단계씩 한 단계씩 가열하거나 냉각하는 것을 말합니다.
즉 각 단계마다 거의 평형 상태를 이루면서 가열하거나 냉각하므로 1℃를 가열하거나 냉각할 때' 매우오랜 시간'이필요하게 됩니다. 이런 과정을 거쳐서 만들어진 상태도를 '평형 상태도(平衡 狀態圖）＇라고 합니다.
상태 변화할 때 이렇게 긴 시간이 필요한 이유는 상태 변화하기 위해서 원자들이 고체 속을 충분히 이동하여야 하기 때문입니다. 그러나 우리들은 이렇게 천천히 가열하거나 냉각할 수 없고, 또 그렇게 할 필요도 없습니다. 그 이유는 우리들이 원하는 강（鋼）의 조직이나 성질은 반드시 평형상태에서만 일어나는 것이 아니기 때문입니다.
평형 상태보다 좀 더 빨리, 더 빨리, 가열하거나 냉각하면 어떻게 될까?
2. 가열(냉각)하는 속도에 따라 변하는 상태도
가열하면서 일어나는 상태 변화를 조사하여 보면 평형상태도에서 일어나는 온도보다 다소 높은 온도에서 일어나게 됩니다. 그러므로 상태도가 위쪽으로 이동하였다가 더욱 빨리가열하면 상태도가 더 위쪽으로 이동하게 됩니다. 반대로 빨리 냉각할수록 상태도는 아래쪽으로 이동하게 됩니다. 이와 같이 가열하거나 냉각하는 속도에 따라 상태도가 더 많이 이동하게 되는 것을 알 수 있습니다.
가열(또는 냉각)할 때 가열(냉각) 속도에 상태도가 이와 같이 이동하므로, 상태도 속에 있던 변태점이나 변태 온도도 물론 이동할 것입니다.
예를 들어 평형 상태에서 A1 변태는 723℃에서 일어나게 됩니다. 그러나가열할 때는 가열 속도에 따라 723℃이상(예; 740℃)에서 A1 변태가 일어나게 됩니다. 반대로냉각할 때는냉각 속도에 따라 723℃ 이하(예; 710℃)에서 A1변태가 일어나게 됩니다.
이와 같이 평형 상태, 가열할 때, 냉각할 때마다 동일한 변태(예; A1 변태)가 일어나는 온도가 모두 다릅니다. 그러므로 어느 때 일어난 변태 온도인지 표시할 필요가 없고 다음과 같이 구별하여 표시하면 됩니다.
평형상태, 가열할 때, 냉각할 때 변태가 일어나는 온도
i) 평형 상태
평형 상태에서 일어나는 변태는 A 옆에' e' (equalibrium)를 붙입니다. 예를 들면 평형 상태에서 측정한 A1 변태선은 'Ae1 변태선', A3 변태점은 'Ae3 변태점'이라고 합니다.
ii) 가열할 때
가열할 때 일어나는 변태는 A 옆에'c' (프랑스어로 chauffage의 머리글자)를 붙입니다. 예를 들면 가열하면서 측정한 A1 변태선, As 변태점은 'Ac1 변태선' , 'Acs 변태점'이라고 합니다.
iii) 냉각할 때
냉각할 때는 A 옆에 r' (프랑스어로 refroidissement의 머리글자) 자를 붙입니다. 예를 들면'Ari' , Ara는 냉각하면서 측정한 A1 변태선, A변태점이란 뜻입니다. A2 변태(자기 변태)는 변태 할때 원자의 배열 상태가 변하지 않기 때문에 가열할 때나 냉각할 때의 변태온도가 변하지 않습니다. 즉 A2변태(자기 변태)는항상 770℃에서 일어나게 됩니다.
3. 냉각하는 방법- ＇등온（等溫） 냉각＇ 과＇연속（連續） 냉각＇
열처리란 강（鋼）을 가열하였다가 냉각하는 작업입니다. 강（鋼）의 성질은 가열할 때보다 냉각할 때 크게 변합니다. 그러므로 오스테나이트(y 고용체) 상태로 가열한 강을 냉각하는 경우에 대하여 생각해 봐야 합니다.
냉각하는 방법
i) 고온에서부터 연속적으로 냉각하는 방법
예를 들면 빨갛게 가열한 쇠를 기름 속에 넣으면 연속적으로 냉각될 것입니다. 이렇게 냉각하는 방법을 ＇연속 냉각 변태 처리 （連續冷却 變態 處理，continuous coolingtransformation)', 간단히 'CCT 처리'라고 합니다
ii) 고온에서 냉각하는 도중에어떤 임의의온도에서 일정한시간 동안 정지하였다가 다시 냉각하는 방법
예를 들면 800℃로 가열한 강을 500℃로 냉각한 후, 이 온도에서 일정한 시간 동안 유지하였다가 다시 냉각하는 경우입니다. 이런 냉각방법을 ＇등은 변태 처리（等溫 變態 處理，isothermal-transformation treatment, 또는 time-temperature-transformation)'라고 하고 간단히 'IT 처리' 또는 'TTT처리'라고 합니다.
열처리할 때 냉각하는 방법은 이와 같이 두 종류가 있으며, 냉각하는 방법에 따라 금속의 성질이 크게 변하게 됩니다. 즉 등온 변태 처리할 때는 “S' 곡선(IT곡선곡선(IT곡선, TTT 곡선, C곡선이라고도 한다), 연속 냉각 변태처리할 때는 'CCT 곡선'을 기준으로 하여 열처리 하면 됩니다.
열처리하는 사람들에게 'S'곡선과 'CCT 곡선'은'평형 상태도' 만큼이나 중요합니다. 마치 여행하는 사람이나 바다를 항해하는 사람들에게 지도와 해도（海圖）가 필요하듯이, 열처리하는 사람들에게 이 두 곡선은 중요합니다. 열처리하는 사람들은 이 두 종류의 곡선을이용하여 열처리하면서강의 성질을 조정하게 됩니다.
4． 등온 변태 처리（等溫 變態 處理）
1) S 곡선( TTT 곡선, IT 곡선, C 곡선)
등온 변태 처리의 핵심이 되는 S 곡선을 만드는 과정과 이용 방법에 대하여 생각해 보도록 하겠습니다. 탄소 함유량이 0.8％인 ＇공석강（共析鋼）＇을 대상으로 하여 살펴보면 공석강을 오스테나이트(γ고용체) 상태에서 '매우 천천히 냉각하는 경우'에 100% 펄라이트가 생기는 과정을 다시 정리하여 보겠습니다.
① 면심 입방 격자인 오스테나이트(r고용체) 에는 다량의탄소가 고용될 수 있으나, 체심 입방 격자인 페라이트(α고용체)에는 탄소를 고용할 공간이 거의 없다.
② 그러므로 냉각할 때 오스테나이트에 고용되어 있던 탄소가 석출 하여야한다. 이때가장중요한 점은탄소들이 모여서 Fe3C를 형성할때까지'충분한 시간'이 반드시 필요하다는 것이다. 그리고 '충분한 시간'동안 천천히 냉각하면 '펼 라이트'가 생긴다는 점이다.
이렇게 연속적으로 냉각하지 말고, 등온 냉각하면 어떻게 될까?
i ) 얇은 판（板）처럼 생긴 시험 편(공석강)을그 염욕（鹽浴， salt bath， ）속에서 A，변태온도(723℃) 보다약간 높은 온도로 가열하여 보자.
예를 들어 760℃로 가열하면 공석강이 오스테나이트(γ고용체)로 변한다.
ii) 이 강을 A, 변태온도(723℃)보다 낮은 온도, 예를 들면 700℃로 가열된 염욕(salt bath)에 하나씩 넣은 다음,
ii) 일정한 시간(예를 들어 1초, 2초, 3초,···)이지난 후에꺼내서물속에넣어서 완전히 냉각한다.
iv) 시험 편(공석강)의 조직을 현미경으로 조사한후, 기계적성질을 측정한다.
画： 염욕 （鹽浴，salt bath）
염욕 이란 등온（等溫）열처리할 때 사용되는열처리로（爐）이며, 일정한온도(고온)로 가열된 액체이다. 이 액체 속에 금속을 넣어 가열하기도 냉각하기도 한다. 가장 문제는 높은 온도의 액체를 만드는 문제다. 50℃로 가열된 액체를 사용하면되지만, 500℃가열된 액체로 필요하면 물을 그러나 납(Pb, 용융온도 327 ℃)을 500℃로 가사용할 수 없다. 이와 같이 액체 상태의 남열하면 액체상태를 원하는 온도로 가열한 것을 ＇금속욕（金屬浴， metal bath）＇이라고한다. 이 금속욕은 현재 거의 사용하지 않으며, 주로 다음과 같은 염욕（鹽浴， salt bath）을 사용한다.
상은에서 고체 상태인 혼합염（鹽，salt，-소금이 아님）을용기에 넣고가열하면 액체 상태로 용해된다. 이 액체 상태의 염을 원하는 온도로 가열한 상태를 일반적으로 ＇염욕（鹽浴， salt bath）＇이라고 한다.
＇염욕（鹽浴，salt bath）＇ 속에 금속을 넣어 가열하기도 하고，또 일정한 온도로 원하는 시간 동안 유지하기도 한다. 뿐만 아니라고온으로 가열한 금속을 낮은 온도의 염욕에넣어 냉각하기도 한다. 염욕은 등은 변태 열처리할 때 반드시 필요한 열처리 장비이다.