표면경화 처리기술과 고강도강재의 개발

전문가 제언

○ 재료의 화학성분이나 조직을 표층에서만 변화시켜 표층의 경도를 향상시키는 표면경화(surface hardening)는 내마모성이 요구되는 캠, 기어, 샤프트 등과 같은 자동차 부품의 제조에 오래전부터 실시되어 왔으며 가장 많이 이용되는 방법으로 침탄처리법(carburizing), 질화처리법(nitriding), 고주파 담금질법(induction heating & quenching)이 있다.

○ 침탄법은 약 0.2%C 이하의 저탄소강을 목탄과 같은 고체침탄제, 염욕 중의 액체침탄제, 탄화수소계의 가스침탄제 등을 이용하여 C를 침투시킨 후 급랭하여 표면에 경질조직을 형성시켜 경화시키는 방법이다. 코일가열에 의한 고주파 담금질법은 마르텐사이트 변태를 이용하는 점에서 침탄법과 유사하나 침탄 없이 0.3%C 이상의 중탄소강을 이용한다.

○ 질화법은 500~550℃의 NH3가스 중에서 가열하여 표면에 질소를 침투시켜 질화물(Fe4N, Fe2N)의 석출이나 N의 고용강화를 이용하여 경화시키는 방법이다. 마르텐사이트 변태가 없으므로 변태에 의한 변형이 적고 열처리를 필요로 하지 않는 것이 장점이나 처리시간이 길고 처리비용이 높은 것이 결점이다. 이를 보완하는 방법으로 C와 N을 동시에 침투시켜 담금질에 의하여 경화시키는 침탄질화법도 많이 실용되고 있다.

○ 최신의 표면경화법으로 플라스마 분위기에서 이온화시킨 C+ 또는 N+을 처리물에 충돌시켜 침투시키는 이온침탄법과 이온질화법이 개발되어 처리속도의 증대, 변형의 저감화, 경화품질의 향상, 작업환경의 개선 등에 기여하고 있다. 특히 이온침탄의 경우에는 고농도 침탄이 용이하고 입계산화가 방지되며, 3~4㎜ 깊이까지 침탄이 가능하여 압연롤이나 대형 베어링과 같이 고부하에서 작동하는 부품의 제조에 매우 유용하다.

○ 국내에서도 SCM계 또는 SNCM계 침탄용강이 생산되고 있으며 부품제조업체나 열처리업체에서 제품특성에 맞는 침탄 또는 질화처리를 실시하고 있다. 그러나 진공침탄, 이온침탄, 이온질화, 고농도 침탄 등과 같은 신기술에 대한 체계적인 연구는 미흡한 형편으로 이 분야에 대학이나 연구기관 전문가의 적극적인 연구 참여가 요망된다.

저자

Yutaka Kurebayashi

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

201

권(호)

15(7)

잡지명

ふぇらむ

과학기술
표준분류

재료

페이지

441~447

분석자

심*동

분석물

• 표면경화 처리기술과 고강도강재의 개발.pdf [381,848 byte]

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