금속재료기능장 실기 기출

침탄

고체침탄법

목탄, 고체침탄제등을 침탄상자에 재료와 같이 넣고 내화 점토 같은 것으로 외부와의 공기를 차단한 후 900~950℃로 가열 하여 유지하면 강제 표면에 0.5~2.0mm 정도 침탄층이 생긴다.

침탄 촉진제

5~10%의 탄산바륨, 탄산소다

※주의

침탄 온도는 침탄속도에 가장 큰 영향을 미치는 인자이다.

하지만 950℃가 넘어가게 되면 오스테나이트 결정립이 조대화 되어

내부조직의 변화를 가져오게 되므로 되도록이면 하지 않는다.

액체침탄법

침탄제

시안화 칼륨, 시안화나트륨, 페로시안화칼륨 및 페로시안화나트륨 등

침탄 촉진제

탄산칼륨, 탄산나트륨, 염화칼륨, 염화나트륨

가스침탄법

주로 작은부품의 침탄시 가스침탄법을 이용한다.

침탄제는 천연가스나 프로판 가스, 부탄가스, 메탄가스, 에틸렌 가스등을 침탄제로 쓴다.

변성로 안에 Ni을 촉매로 넣어 침탄가스로 면성 시킨 후 가열로에 다시 불어넣어 침탄처리를 한다.

이러한 가스침탄 방법은 CO나 CH4가 주된 침탄제 역할을 한다.

침탄에 미치는 원소의 영향

C (탄소)

: 침탄은 강표면에 흡착된 탄소가 내부로 확산이 되며 이루어지므로, 내,외부의 탄소농도차가 클수록 침탄속도는 빨라진다. 실용재료의 경우 강재의 내부는 인성을 갖고 표면은 경도를 높여 내마모성을 갖는 것이 침탄의 목표이기에 원 재료의 탄소함유량은 작아야 한다.

침탄강의 탄소는 보통 0.08~0.2%이다.

Cr (크롬)

Cr 은 강중의 탄소확산속도를 느리게 하는 원소이다. Cr은 탄소의 확산속도를 느리게 하여 표면에만 C가 머물게 한다. 그래서 침탄깊이는 커지지 않으면서 침탄량은 증가되어 표면의 경도는 높아지게 된다. 하지만 탄소량이 너무 많아지면 취약해지므로 Cr강의 침탄에는 침탄능을 생각한 침탄을 실시하여야 한다.

Ni (니켈)

Cr과는 다르게 Ni은 침탄성을 저해하기 때문에 표면의 탄소 농도, 침탄깊이를 감소시킨다.

하지만 강에 Ni이 첨가된 이유는 Ni이 경화능을 향상시켜 열처리를 용이하게 하며 결정립의 조대화를 방지하여 재료 내부의 인성을 향상하기 때문이다.

Mo (몰리브덴)

Cr과 같이 강중에서 탄소의 확산속도를 느리게 하고 탄화물을 형성시켜 표면의 탄소량을 늘린다. 이 효과는 6%에서 최대가 되고 그 이상시 다시 감소된다.

P (인)

침탄성을 현저하게 저하시키는 원소이다.

침탄층을 취화 시킨다.

S (황)

침탄성을 현저하게 저하시키는 원소이다.

쾌삭강이 아닌이상 낮으면 낮을수록 좋다. 0.03% 이내로 규정한다.

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