강의 표면 경화법

 

1. 개요

• 표면 경화법 : 재료의 표면을 경화시켜 내마모성, 강도, 경도를 높이거나 내식성을 높이는 것
• 표면 경화법의 종류 : 물리적 경화법, 화학적 경화법, 금속침투법 등 세가지 구분

 

2. 화학적 표면 경화(5가지)

1) 고체 침탄법

연강 또는 저탄소강을 침탄제와 함께 침탄상자에 넣고 A1점 이상(900~950도)에서 가열하면 탄소가 강의 내부로 침투하여 표면이 경화된다.

 

- 강 표면(마르텐자이트) 경강이고, 내부(펄라이트)는 연강으로 이중 조직으로 나타난다.

- 침탄제 : 목탄, 코크스. CO2 가스

- 특징

• 숙련기술이 필요치 않고, 조작이 간단하다.
• 설비비가 저렴하다
• 부품의 크기 및 가열원의 종류에 제한이 없다.
• 재료의 침탄층이 일정치 않다.
• 표면에 망상의 탄화물을 형성한다.
• 작업환경이 열악하다.
• 대량 생산이 불가하다.

2) 가스 침탄법

침탄성 가스(CH4, C2H6)를 침탄 가열로로 보내어 900~950도에서 3~5시간 가열

 

- 침탄 깊이 : 1mm 정도

- 특징

대량 생산에 적합니다.

침탄이 균일하다.

설비조작이 용이하다.

침탄 농도 조절이 가능하다.

침탄부의 직접 담금질이 가능하다.

그을음에 의해 침탄이 저하된다.

 

3) 시안화법

KCN, NaCN(청화법)

 

4) 질화법 

강재 표면에 질소(NH3)를 확산 침투하여, 강 표면에 내마모, 내식성을 부여한다.

 

(1) 목적

공구강, 질화강 : 내마모성 증대

구조용강 : 피로 강도, 내마모성 증대

 

(2) 특징

표면 경도가 높다.

내마모성 및 내식성이 증가하고, 피로한도가 향상된다.

열에 의한 변경이 적다.

 

5) 침유 처리법

철강 표면에 유화철(FeS)을 생성하여 표면 경도를 향상시킨다.

마찰 저항성이 감소하고, 윤활성이 증가한다.

용도 : 고속도 공구강

 

3. 물리적 표면 경화

1) 화염 경화

- 열원 : 산소 아세틸렌(C2H2)이 많이 사용됨.

- 용도 : Roll, Shaft, Gear, 등

- 특징

대형 부품의 부분 경화시에 적용한다. 

설비비가 저렴하다.

가열원 이동이 가능하다.

균열 및 변형이 적다.

표면은 경화 및 내마모성이 우수하다.

불꽃 조절이 어렵고 가스 취급으로 위험하다.

 

2) 고주파 경화

- 고주파 전력을 이용하여 피가열물을 가열하는 전계유도가열과 자개유도 가열이 있다.

- 필요 부분만 원하는 깊이만큼 균일하게 변형없이 직접 가열하는 유도자의 형상이 중요하다.

- 특징

조작이 간단하며 작업비가 고가이다.

작업 시간이 짧고, 탈탄이 없으며, 산화가 비세하게 발생한다.

열처리 불량률이 낮다.

열효율이 우수하다.

대량 생산이 가능하다.

 

4. 금속 침투법

1) 크로마이징(Cr)

2) 칼로라이징(Al)

3) 실리코나이징(Si)

4) 브론나이징(붕소:B)

5) 세라다이징(아연침두:Zn)

6) 초경 탄화물 침투