ㆍ표면처리 기술사 제135회 4교시
1. 강의 침탄경화법(Carburizing)에 대하여 설명하시오.
1. 침탄경화법(Carburizing)이란?
침탄경화법은 저탄소강(보통 탄소 함유량 0.2% 이하)의 표면에 탄소를 확산시켜 표면만 고탄소강으로 만든 후, 열처리를 통해 경화를 유도하는 열처리 공정이다.
2. 목적
마모 저항이 필요한 부품의 표면을 단단하게 하고, 내부는 인성을 유지하여 강인하고 내마모성이 좋은 재료를 만드는 것이다.
3. 공정 원리
1) 탄소 분위기 속에서 가열
ㆍ850~950℃ 정도의 온도에서 공작물을 가열함.
ㆍ이때 표면에 탄소가스(예: CO, CH₄ 등) 또는 고체 탄소원이 접촉되어 표면에 탄소가 침투함.
2) 탄소 확산(Carburizing)
ㆍ고온에서 표면으로 탄소가 확산됨.
ㆍ이 확산은 시간과 온도에 비례하며, 오래 침탄할수록 침투 깊이가 깊어짐.
3) 담금질(Quenching)
ㆍ침탄 후 급냉하여, 표면은 마르텐사이트로 되어 경도가 매우 높아지고, 중심부는 연성이 유지됨.
4) 저온소려(Tempering)
ㆍ내부응력을 제거하고 인성을 조절하기 위해 후속 열처리 수행.
4. 침탄 방법의 종류
|
종류
|
설명
|
특징
|
|
고체 침탄(Solid Carburizing)
|
고체 침탄제를 사용 (예: 목탄 + 촉매)
|
전통적인 방식, 조절 어려움
|
|
액체 침탄(Liquid Carburizing)
|
시안염(Cyanide salt) 등의 용융염 속에서 침탄
|
열전도율 우수, 독성 문제 있음
|
|
가스 침탄(Gas Carburizing)
|
CO, CH₄ 등이 포함된 가스 분위기 사용
|
가장 널리 사용됨, 정밀 제어 가능
|
|
진공 침탄(Vacuum Carburizing)
|
진공 중에서 가스 침탄 수행
|
환경 친화적, 고가 장비 필요
|
5. 주요 적용 부품
ㆍ기어, 캠축, 베어링, 체인링크, 크랭크샤프트 등
ㆍ→ 표면은 단단하고, 내부는 충격에 견딜 수 있어야 하는 부품들
6. 요약
ㆍ침탄경화법은 표면 경화 열처리의 대표적인 방식.
ㆍ저탄소강 표면에 탄소를 확산시켜 표면은 단단하고 내부는 인성을 유지.
ㆍ내마모성 + 충격 흡수성이 동시에 필요한 부품에 매우 효과적.
