(헐카롱) [건설기계기술사] 표면경화법의 종류 및 특징

문제) 표면경화법의 종류 및 특징

답)

I. 개요

1. 금속의 표면만을 경화하여 내마모성을 증대시키고, 내부는 충격에 견딜 수 있도록 인성을 부여하는 처리법.

2. 표면경화법에는 화학적 표면경화법, 물리적 표면경화법, 금속침투법 등이 있다.

II. 표면경화법의 종류 및 특징

1. 화학적 표면경화법

1) 고체침탄법

a) 연강 또는 저탄소강을 침탄제 (목재, 코크스 등) 중에 넣고 900℃ ~ 950℃ 에서 4시간 ~ 5시간 동안 유지하여 0.5 mm ~ 2.0 mm 정도의 침탄층을 얻는 방법.

b) 이 상태를 담금질하면 강의 표면은 마르텐사이트 조직으로 되고, 강의 내부는 펠라이트 조직으로 된다.

c) 특징

- 숙련 기술이 필요하지 않고, 조작이 간단.

- 설비비가 저렴.

- 부품의 크기 및 가열원의 종류에 제한이 없음.

- 재료의 침탄층이 일정하지 않음.

- 표면에 망 상의 탄화물층이 형성됨.

- 숯가루 때문에 작업 환경이 오염됨.

- 대량 생산은 불가함.

2) 가스침탄법

a) 고온에서 침탄성가스 (Ch2, C2H6) 를 표면에 침투시켜 활성탄소를 석출시키는 방법.

b) 침탄 깊이: 1 mm

c) 특징

- 대량 생산에 적합함.

- 침탄 농도 조절이 용이함.

- 균일한 침탄.

- 침탄 후 직접 담금질이 가능함.

- 설비 조작이 용이함.

- 그을음이 생겨 침탄이 저하됨.

3) 액체침탄법

a) 침탄제 (KCN, NaCN) 로 용융 염욕을 만들어 이 속에 강을 침적시켜 탄소를 침투시키는 방법.

b) 나트륨도 침투되므로 침탄질화법 또는 시안청화법이라고도 함.

c) 특징

- 대량 생산에 적합함.

- 용융염의 온도 조절과 작업이 용이함.

- 형상이 복잡하고 정밀 가공한 소형 부품도 가능함.

- 처리 시간이 짧으며, 열처리 응력이 적다.

- 맹독을 발휘.

- 염류는 값이 비싸고 소모가 많다.

- 고체침탄법보다 비교적 얕은 침탄층 형성.

4) 침유처리법

a) 철강 표면에 유황을 확산시켜 유화철 (FeS) 을 생성시킴.

b) 마철저항 감소 및 윤활성 증가.

c) 고속도 공구강에 사용.

5) 질화법

a) 강을 500℃ ~ 550℃ 의 암모니아 가스 중에서 가열하여 질소를 확산, 침투시켜 강재 표면에 질소화합물을 형성.

b) 특징

- 높은 표면경도 (Hv = 800 ~ 1500).

- 내마모성 및 내식성 증가.

- 피로한도 향상.

- 변형이 적음.

- 질화 후 열처리 불필요.

2. 물리적 표면경화법

1) 화염 경화

a) 산소-아세틸렌 불꽃으로 강재의 표층부를 담금질 온도까지 급속가열하고 물로 급냉, 경화시키는 방법.

b) 크랭크 축, 기어, 선반의 베드, 샤프트, 롤, 레일 등.

c) 특징

- 대형 부품의 부분 경화.

- 설비비 저렴.

- 균열 및 변형이 적음.

- 표면은 경도 및 내마모성이 우수.

- 조작에 숙련 필요.

- 화구의 설계 정밀도 필요.

- 불꽃 조절이 어렵고 가스 취급에 위험.

끝.