침탄
Carburizing
침탄,[1] 침탄(미국식 영어) 또는 침탄은 철 또는 강철이 탄소를 흡수하는 열처리 과정이며, 금속은 숯 또는 일산화탄소 등의 탄소 함유 물질에서 가열됩니다.목적은 금속을 단단하게 만드는 것이다.시간 및 온도에 따라 영향을 받는 영역의 탄소 함량이 달라질 수 있습니다.침탄 시간이 길어지고 온도가 높을수록 탄소 확산 깊이가 높아집니다.철 또는 강철을 급랭시켜 급속히 냉각하면 오스테나이트에서 마르텐사이트로 변환함으로써 외표면의 탄소함유량이 높아져 경화되는 한편, 코어는 페라이트 및/또는 펄라이트 [2]미세구조로서 부드럽고 견고하게 유지된다.
이 제조 프로세스의 특징은 다음과 같습니다.저탄소 공작물에 적용되며, 공작물은 고탄소 가스, 액체 또는 고체와 접촉하며, 단단한 공작물 표면을 생성하며, 공작물 코어는 대부분 인성과 연성을 유지하며, 케이스 경도 깊이는 최대 0.25인치(6.4mm)입니다.경우에 따라서는 제조 공정 초기에 발생한 바람직하지 않은 탈탄에 대한 해결책으로 사용됩니다.
방법
강철의 침탄은 [3]탄소원을 이용한 금속 표면의 열처리를 수반한다.침탄은 저탄소강의 [3]표면 경도를 높이기 위해 사용될 수 있다.
초기 침탄은 처리 대상 시료 주위에 포장된 [(탄)]를 직접 도포하여 처리(처음에는 케이스 경화라고 함)했지만, 현대 기술은 탄소 함유 가스 또는 플라스마(이산화탄소 또는 메탄 등)를 사용한다.이 프로세스는 주로 주변 가스 성분과 용해로 온도에 따라 달라지는데, 이는 열이 나머지 물질의 미세 구조에도 영향을 미칠 수 있기 때문에 신중하게 제어해야 합니다.가스 조성에 대한 뛰어난 제어가 필요한 애플리케이션의 경우, 진공 챔버 내의 매우 낮은 압력에서 침탄화가 발생할 수 있습니다.
플라즈마 침탄은 다양한 금속, 특히 스테인리스강의 표면 특성(품질 기반 변수 외에 마모, 내식성, 경도, 하중 용량 등)을 개선하기 위해 점점 더 많이 사용되고 있다.이 공정은 (가스 또는 고체 침탄에 비해) 환경 친화적입니다.또한 복잡한 지오메트리(플라즈마가 구멍이나 촘촘한 틈새에 침투할 수 있음)의 컴포넌트를 균등하게 처리할 수 있어 컴포넌트 처리 면에서 매우 유연합니다.
침탄 과정은 탄소 원자의 금속 표면층으로의 확산을 통해 이루어진다.금속은 금속 결정 격자에 단단히 묶인 원자로 구성되어 있기 때문에, 탄소 원자는 금속의 결정 구조에 확산되어 용액에 남거나(이것은 보통 낮은 온도에서 발생한다), 또는 숙주 금속의 원소와 반응하여 탄화물을 형성합니다(통상 높은 온도에서).즉, 호스트 금속 원자의 이동성이 높기 때문입니다).탄소가 고체 용액에 남아 있으면 강철을 열처리하여 경화시킵니다.이들 기구는 모두 펄라이트 또는 마르텐사이트를 형성함으로써 금속 표면을 강화하고, 후자는 탄화물 형성을 통해 금속 표면을 강화한다.두 재료 모두 단단하고 마모에 강합니다.
가스 침탄은 일반적으로 900~950°C의 온도에서 수행됩니다.
옥시 아세틸렌 용접에서 침탄화염은 산소가 거의 없는 화염으로, 끈적끈적한 저온화염을 생성합니다.금속을 아닐하는 데 자주 사용되므로 용접 공정 중에 가단성과 유연성이 향상됩니다.
침탄된 공작물을 생산할 때 주요 목표는 공작물 표면과 탄소가 풍부한 요소 간의 접촉을 최대한 확보하는 것입니다.가스 및 액체 침탄 시 공작물은 종종 메쉬 바스켓에 지지되거나 와이어로 매달려 있습니다.팩 침탄에서 워크와 카본은 가능한 한 많은 표면적에서 접촉이 유지되도록 하기 위해 용기에 봉입됩니다.팩 침탄 용기는 보통 알루미늄 또는 내열성 니켈-크롬 합금으로 코팅된 탄소강으로 만들어지고 모든 개구부에는 내화 점토로 밀봉됩니다.
경화제
이 공정을 수행하는 데 사용할 수 있는 요소나 재료에는 여러 종류가 있지만, 주로 탄소 함량이 높은 재료로 구성됩니다.몇 가지 대표적인 경화제로는 일산화탄소 가스(CO), 시안화나트륨 및 탄산바륨 또는 목탄 등이 있습니다.가스 침탄에서 탄소는 프로판 또는 천연가스에 의해 방출된다.액체침탄에서 탄소는 주로 시안화나트륨(NaCN)과 염화바륨(BaCl2)으로 이루어진 용융염에서 유래한다.팩 침탄에서 일산화탄소는 코크스나 목탄에 의해 방출된다.
기하학적 가능성
침탄할 수 있는 모든 종류의 공작물이 있습니다. 이것은 침탄할 수 있는 재료의 형태를 거의 무한한 가능성을 의미합니다.그러나 균일하지 않거나 비대칭적인 단면을 포함하는 재료는 신중하게 검토해야 한다.단면마다 냉각 속도가 다를 수 있으므로 재료에 과도한 응력이 가해져 파손이 [4]발생할 수 있습니다.
치수 변경
치수 변경 없이 공작물을 침탄시키는 것은 사실상 불가능합니다.이러한 변경의 양은 사용되는 재료의 유형, 재료가 통과하는 침탄 공정 및 작업물의 원래 크기와 모양에 따라 달라집니다.그러나 열처리 [4]작업에 비해 변화는 작습니다.
| 작업자재 특성 | 침탄 효과 |
|---|---|
| 기계 |
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| 물리적. |
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| 화학의 |
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공작물 재료
일반적으로 탄화 물질은 저탄소강 및 합금강으로 초기 탄소 함량은 0.2 ~ 0.3%입니다.공작물 표면에는 카본이 공작물 [4]표면으로 확산되는 것을 방지하거나 방해하는 오일, 산화물 또는 알칼리 용액과 같은 오염물질이 없어야 합니다.
다른 방법 비교
일반적으로 팩 침탄장치는 액체나 가스 침탄장치에 비해 큰 공작물을 수용할 수 있지만 액체나 가스 침탄방식은 빠르고 기계화된 재료 취급에 적합하다.또한 탄질화 대비 침탄화의 장점은 케이스 깊이(0.3인치 이상의 케이스 깊이 가능), 왜곡이 적고 충격 강도가 향상된다는 것입니다.따라서 고강도 및 착용 용도(예: 가위 또는 칼)에 적합합니다.단점으로는 추가 비용, 높은 작업 온도, 늘어난 [4]시간이 있습니다.
기기의 선택
일반적으로 가스 침탄은 대형 부품에 사용됩니다.액체 침탄은 중소 부품에, 팩 침탄은 대형 부품 및 소형 부품의 개별 가공에 사용할 수 있다.기재 [4]내의 합금 요소에 따라 오일 또는 고압가스 담금질(HPGQ)과 함께 사용할 경우 진공침탄(저압침탄 또는 LPC)을 광범위한 부품에 적용할 수 있습니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ "Carburizing of Steel". The Free Dictionary By Farlex. Archived from the original on 2011-08-31. Retrieved 2012-05-25.
- ^ Oberg, E., Jones, F. 및 Ryffel, H.(1989) 기계 핸드북 23판.뉴욕: 인더스트리얼 프레스사
- ^ a b "Low-carbon steels". efunda. Retrieved 2012-05-25.
- ^ a b c d e f 로버트 H.Todd, Dell K.Allen 및 Leo Alting 제조 프로세스 참조 가이드.인더스트리얼 프레스 주식회사, 1994. 페이지 421~426
추가 정보
- Geoffrey Parrish, 침탄: 미세구조와 특성ASM International.1999. 페이지 11
외부 링크
- "MIL-S-6090A, Military Specification: Process for Steels Used In Aircraft Carburizing and Nitriding". United States Department of Defense. 7 Jun 1971. Archived from the original (PDF) on 29 August 2019. Retrieved 19 June 2012.
