1. 불림[normalizing, 燒準（소준），燒ならし］
강을 '불림'한다는 말은 영어로normalize(표준화한다, 정상화한다))한다는 말이고， 일본어도 소준（燒準，가열하여 표준 상태로 한다)이라고 합니다.
어느 말이나 '불림' 이란 강을 가열하여 정상적인 상태 또는 표준 상태로 한다는 말 입니다.
플림(annealing)은 강을 너무 지나치게 연하게 하는 처리이고, 담금질은 강을 강제로 딱딱하게 하는 처리이므로 어느 것이나 강（鋼）을 비정상적인 상태로 만드는 처리입니다. 불림이란 강이 태어날 때의 자연스러운 상태, 즉 정상적인 상태로 만드는 처리란 뜻 입니다.
강을 불림(normalizing) 처리하는 목적
열간 가공（熱間 加工）한 제품， 예를 들면 높은 온도에서 단조（鍛造）를 하거나 용접한 것들은 고온으로 가열하였기 때문에 결정립이 크게 성장하여 있기 마련입니다.
이런 조직을 미세하게 하고, 가공으로 인하여 불균일해진 조직을 균일하게 하여기계적 성질을 향상시키는 것이 불림의 주요 목적 입니다.
불림하는 방법
i) 가열강(탄소강)을 아공석강은 A3 변태선, 공석강은 A1변태선, 과공석강은 Acm 변태선이상 약 50℃로 각각 가열하여 완전히 오스테나이트 상태로 합니다.
가열하는 속도가 빠를수록 변태선을 통과하면서 오스테나이트 결정핵의 발생수가 증가하게 됩니다. 그러므로 가열 속도가 빠를수록 오스테나이트의 결정립의 크기는 미세해지게 됩니다. 이 오스테나이트 결정립의 크기는 냉각할 때 생기는 펄라이트 결정립의 크기에 영향을 미치게 됩니다.
ii) 유지 시간 : 강의 내부와 외부의 온도가 같을 때까지 유지하여야 하며, 내외부의 온도가 같아지면 즉시 냉각합니다.
iii) 냉각 : 조용한 공기 속에서 연속 냉각하는것이 불림 처리의 특징입니다. 이와 같이 불림은 공기 속에서 냉각하므로 풀림의 경우(주로 노냉)보다 냉각 속도가 빠르게 됩니다.
탄소강의 경우 연속 냉각 곡선에서 불림처리할 때의 대략적인 냉각 속도를 조사하여 보면서, 기계적 성질이 변하는 이유를 생각해 보겠습니다.
불림 처리할 때의 냉각속도는 풀림의 경우보다 빠르지만 생기는 조직은 비슷하게 됩니다. 즉 아공석강은 페라이트+펼라이트, 공석강은 펄라이트, 과공석강은 시멘타이트+펼라이트 조직입니다.
그러나 풀림하였을 때의 조직과 불림하였을때의 조직은 약간 다르게 만들어집니다. 불림하였을 때의 냉각 속도는 풀림의 경우보다 빠르기 때문에, 불림하였을 때의 결정립은 풀림 하였을때보다 작습니다. 결정립의 크기가 작아질수록 결정립계（結晶粒界）의 길이가 길어지므로 그만큼 강도가 증가하게 됩니다.
그러므로 불림 처리한 강은 풀림한 강 보다 강도와 경도뿐만 아니라 충격치도 증가되고 피삭성도 개선되게 됩니다.
2. 담금질 [quenching, 燒入（소입），燒いれ］
일반적으로 담금질하는 목적은 '재료를 딱딱하게 하는것이다' 라고 말할 수 있습니다. 다시 말하면 경도를 증가시켜서 내마모성을 향상하기 위하여 담금질한다고 합니다.
그러나 담금질한 상태, 즉 마르텐사이트 조직은 딱딱하기만 할뿐 응력(stress)도 많고 매우 불안정하여 그대로 사용할 수 없습니다.
반드시 뜨임(tempering)처리하여, 내부 응력을 감소하게 할뿐만 아니라 다양한 기계적 성질도 얻을 수 있습니다. 그러므로 담금질과 뜨임은 둘로 나눌 수 없는 하나의 일관된 작업입니다.
이와 같은 이유 때문에 담금질하는 주요 목적을 '경도의 증가' 라고 하기 보다는 뜨임(tempering)하기 위한 준비 처리（準備 處理）라고 말할 수도 있을 것 입니다.
마르텐사이트 조직을 얻기 위하여 담금질하는 과정 3단계
i) 가열
ii) 유지
iii) 냉각
i) 가열: 아공석강은 A3 변태선보다 약 50℃, 공석강과 과공석강은 A1 변태선보다 약 50℃ 높은 온도로 가열하여 오스테나이트 상태로 만듭니다. 이 온도 범위는 풀림(annealing)처리할 때의 가열 온도 범위와 같습니다.
담금질하기 위하여 가열하는 온도 범위가 이렇게 정해진 이유
온도보다 높거나 낮게 가열하면 어떻게 될까요?
너무 높은 온도로 가열하면 오스테나이트의 결정립이 크게 성장하든가 또는 과열 조직이 나타나서 기계적 성질을 나쁘게 합니다.
오스테나이트의 결정립계에 페라이트가 침상（針狀）또는 판상（板狀）으로 석출한 대표적인 과열（過熱）조직입니다.
이 조직은 발견한 사람의 이름을 따서 비드만스퉤텐(Widmanstatten) 조직이라고 합니다.
탄소강을 표시한 온도보다 낮은 온도로 가열하여 담금질하면 어떻게 될까?
아공석강, 공석강, 과공석강으로 나누어서 생각해 보겠습니다.
1) 아공석강의 경우
아공석강을 A 변태점 이하의 온도, 즉 α고용체(페라이트)와 r고용체(오스테나이트)가 함께 혼합되어 있는구역으로 가열한 경우를 생각해 보겠습니다.
예를 들어 0.2%C인 탄소강을 760℃로 가열하면, a고용체와 γ고용체 혼합되어 있습니다. 이 상태의 강을 담금질(급냉)하면 α고용체는 그대로 존재하고 γ고용체만 마르텐사이트 조직으로 변태하게 됩니다.
이런 조직으로 되면 마르텐사이트 조직 속에 연（軟）한 페라이트(α고용체)가 다량으로 혼합되어 있으므로 그만큼 경도가 낮아지게 됩니다.
결국 적정온도보다 낮은 온도로 가열한 후 담금질하면 충분히 경화（硬化）되지 않는다는 사실을 알 수 있을것 입니다.
2) 공석강의 경우
공석강(0.8% C)의 경우를 생각해 보겠습니다.
100% 펄라이트 조직인 공석강이 오스테나이트 상태로 변하는 온도는 A, 변태선인 723℃ 입니다. 그러므로 이 온도보다 높은 온도로 가열하여야 100% 오스테나이트로 안정하게 변태하게 됩니다.
그러나 A 변태온도(723℃)보다 낮은 온도, 예를 들면 700℃로 가열한 후 담금질(급냉)하면 어떻게 될까요? 700℃로 가열하면 단순히 펄라이트 조직의 온도가 올라갈뿐, 오스테나이트가 조금도 생기지 않습니다. 그러므로 이 온도(700℃)에서 담금질하면 마르텐사이트 조직이 생기지 않고 펄라이트 조직 그대로 존재하게 됩니다.
다시 말하면 A, 변태온도(723℃)보다 낮은 온도로 가열한 후, 담금질하면 마르텐사이트 조직이 생기지 않으므로 경화（硬化）되지 않습니다.
3) 과공석강의경우
과공석강의 경우에는 Acm 변태선 이상으로 가열한 후 담금질할 것으로 생각하기 쉽습니다.
만약 이렇게 가열하면 100%오스테나이트(r고용체) 상태로 되게 됩니다. 이 고용체를 담금질하면 100% 마르텐사이트 조직으로 변하게 됩니다. 그러나 과공석강의 경우는 Acm 변태선 이상으로 가열하는 것이 아니라, A1 변태온도(723℃)보다 약 50℃정도 높은 온도의 모습으로 가열하게 됩니다.
이 구역은 오스테나이트(r고용체)와 시멘타이트(Fe3C）가 공존（共存）하는 구역입니다. 그러므로 이 온도 구역으로 가열된 과공석강의 조직은 r고용체의 결정립계에 시멘타이트（Fe3C）가 망상（網狀，network)으로 석출하여 있게 됩니다.
이런 상태의 과공석강을 담금질(급냉)하면 r고용체(오스테나이트)는 마르텐사이트 조직으로 변태하지만, 시멘타이트(Fe:C)는 그대로 존재하게 됩니다.
그러므로 마르텐사이트의 결정립계에 시멘타이트(Fe3C)가 망상（網狀，network）으로 존재하게 됩니다.
Acm 변태선보다 높은 온도로 가열한 후 담금질(급랭) 한 것 과 Acm과 A1변태선 사이로 가열한 후 담금질한 것 중에서 내마모성은 어느 것이 우수할까?
일반적으로 탄화물(시멘타이트)은 마르텐사이트보다 몇 배나 더 딱딱합니다. 즉 마르텐사이트의 경도는 Hv700~800 정도이나, 탄화물의경도는 보통 Hv2000~3500 정도입니다.
100% 마르텐사이트 조직을 시멘트+모래라고 가정하면, 시멘타이트(탄화물)가 존재하는 시멘트+모래+자갈(탄화물)이 혼합된 것 입니다.
시멘타이트(탄화물, 자갈)가 더 들어가 있는 쪽이 내마모성이 훨씬 우수합니다.
이와 같이 기계적 성질은 Acm 변태선보다 높게 가열한 것 보다 A1 변태선보다 높게 가열한 것이 우수합니다. 구태여 Acm 변태선보다 높은 온도로 가열한 후 담금질할 필요가 없는 것 입니다.
그러므로 과공석강은 A1 변태 온도보다 50℃ 정도 높은 온도로 가열한 후 담금질하는 것이 좋다는 것을 알수 있을 것입니다.