침탄의 종류와 장단점

목차

없음

본문내용

1. 침탄이란?
열처리기술은 금속재료, 기계부품, 금형공구의 기계적 성질을 변화시키기 위하여 가열과 냉각을 반복함으로써 특별히 유용한 성질(내마성, 내충격성, 사용수명연장등)을 부여하는 기술로서 지금 다루고자 하는 침탄 또한 마찬가지로 열처리 기술 중의 하나이다.
제조 공정의 중간 또는 최종단계에서 이루어지고 있다.
강은 Fe 중에 탄소를 0.02∼2.0% 함유한 합금이며 그 성질은 탄소의 양이 적으면 연하나 인성이 있고, 탄소량이 많으면 경하고 강하나 취약한 성질이 생긴다. 따라서 기계의 부품재료로서는 사용목적에 따라 탄소를 표면부에는 많게, 중심부에는 적게 분포시키면 표면은 경하여 내마모성이 좋고 중심부는 연하고 인성이 있어서 전체로서는 취약성에 의한 파괴를 피할 수가 있다.
이와 같이 제품을 만들기 위하여 저탄소 재료로 손쉽게 절삭가공한 후 표면에서 탄소를 확산시켜서 표면에 고탄소의 합금층을 만드는 조작을 침탄이라 한다. 이 때 열처리 분위기 또한 중요한 요소이다.

침탄의 종류
1) 고체 침탄
이는 가장 오래된 침탄법으로 다른 침탄법에 비해 비교적 간단한 설비로 손쉽게 처리할 수 있다는 장점과 대형부품에도 적용이 가능하다는 점등이 있어 앞으로도 계속 이용이 지속되리라 본다. 고체 침탄제의 주성분은 목탄인데 처리품은 침탄제와 함께 침탄 상자에 채워 밀폐시키고 일정시간 900∼1000℃에서 가열하여 침탄시키고 침탄 상자와 함께 냉각시킨후 재가열 퀜칭하는 것이다.
연강 또는 저탄소강을 침탄제 안에 넣어서 공석 온도 이상 고온에서 가열하면 표면에서부터 탄소가 침투하여 점차 내부로 확산한다.
이것은 고체침탄(Pack carburizing)이다. 침투한 탄소농도는 표면에서 가장 높고 내부로 들어감에 따라 점차 감소되며, 표면은 고탄소강으로 되고 내부는 그대로 저탄소강으로 남아 있게 되므로 이중조직을 나타나게 된다.
이것을 퀜칭하면 표면은 경화되지만 내부는 경화되지 않기 때문에 표면은 경고하여 내마모성이 높으며, 내부는 강인하고 충격에 잘 견디는 재질을 얻을 수 있다.
탄소강에서 수중퀱칭으로 경화되는 최소탄소량은 0.4%이다.

참고자료

· 침탄 두께에 따른 피로강도 영향 특성 평가 최현민 박용하 신용택 김명현, 부산대학교 조선해양공학과
· 금속열처리 기초, KS
· 열처리의 종류, www.hanchang21.com/jh/jhboard/.../19_1339726886.doc
· Korean Industrial Standard: Sintered ferrous materials,carburized or carbonitrided Determination and verification of case-hardening depth by a microhardnesstest, KS D ISO 4507, (2009)
· C. Kanchanomai, W. Limtrakarn: Effect of Residual Stress on Fatigue Failure of Carbonitrided Low- Carbon Steel, Journal of Materials Engineering and Performance, 17-6(2008), 879-887