표면경화

 

 

목차

​

1. 표면경화의 정의

2. 표면경화법의 목적

3. 표면경화법의 종류

 

*별첨*

(1) 침탄법과 질화법의 비교

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1. 표면경화의 정의

재료의 표면을 경화시켜 금속의 표면에 다른 금속을 피복하는 것

 

2. 표면경화법의 목적

재료의 표면을 경화시킴으로서 기계적 성질, 내마모성, 인성을 개선하기 위해서

 

3. 표면경화법의 종류

◆화학적 표면경화법

①침탄(Carburizing): 탄소를 강철에 도입하는 방법

▶(0.2% 이하의)저탄소강을 침탄제 속에 파묻고 가열하여 그 표면에 탄소(C)를 침입, 고용시키는 방법

ㄱ. 고체 침탄법

: 목탄. 코코스 등의 침탄제와 촉진제 60%와 BaCO₃ 40%를 혼합하여 일정 시간 가열 후 Quenching

ㄴ. 가스 침탄법

: 탄화수소계 가스 이용

ㄷ. 액체 침탄법(=침탄 질화법=시안화법=청화법)

: KCN, NaCN을 600~900℃로 용해시킨 염욕 중에 제품을 일정 시간 넣어두어 C와 N가 강의 표면으로 침입

*침탄 효과가 좋은 재료: Ferrite형 스테인리스강

②질화(Nitriding): 질소를 Al, Cr, Mo, Ti, V등에 도입하는 방법

▶강을 500~550℃의 NH₃ gas에서 장시간 가열하면 N가 흡수되어 표면에 질화경화층을 만드는 방법

 

◆물리적 표면경화법

①화염경화법(Flame Hardening=Shorterizing): 약 0.4%C의 탄소강 표면만 산소-아세티렌화염으로 가열하여 오스테나이트 조직으로 한 후 급랭하여 표면층만 Quenching

②고주파경화법(Induction Hardening): 고주파 유도전류로 소요 깊이까지 급속 가열한 후 급랭하여 표면층만 Quenching

▶표면경화법 중 가장 편리함

▶경화면에 탈탄이나 산화가 거의 없다

 

◆금속침투법(Metallic cementation): 철과 친화력이 강한 금속을 다른 금속의 표면에 침투시켜 피복층을 만드는 방법

▶금속 간에 용해도가 있어 고용체 형성을 목적으로 하는 것이 아니면 실시하지 않는다

①Chromising: Cr 침투

②Calorizing: Al 침투

③Siliconizing: Si 침투

④Boronizing: B 침투

⑤Sheradizing: Zn 침투

 

◆기타 표면경화법

①숏 피닝(Shot Peening): 금속 재료 표면에 강이나 주철의 작은 입자를 고속으로 분사시켜 가공경화

▶피로한도, 탄성한계를 현저히 증가시킴

②하드페이싱(Hardfacing): 금속의 표면에 스텔라이트나 경합금 등 특수합금을 용착시켜 경화

 

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*별첨*

 

(1) 침탄법과 질화법의 비교

침탄법	질화법
경도가 낮다	경도가 높다
침탄후 담금질(Quenching)이 필요하다	질화후 담금질(Quenching)이 필요하다
침탄후에 수정이 가능하다	질화후에 수정이 불가능하다
표면경화 시간이 짧다	표면경화 시간이 길다
변형이 크다	변형이 적다
침탄층이 두껍다(단단하다)	질화층이 얇다(여리다)
가열온도가 (900~950℃로) 높다	가열온도가 (500~550℃로) 낮다