열처리 9
제7장 표면경화처리 분류
철강 재료의 표면층을 경화하기 위하여 행하는 열처리 방법을 표면경화처리 라고 하며 표면경화처리는 물리적 표면경화처리와 화학적 표면경화처리로 분류 되는데 금속 침투법(Metallic Cementation)은 화학적 표면경화처리에 속하고 그 밖에 표면경화처리로는 증착법, 탄화물 피복법, 금속 용사법, 산화 피막법 등이 있습니다.
5. 금속 용사법(Metal Spraying)
(1) 개요
용융 상태의 금속이나 세라믹의 미립자를 용사 건을 이용하여 모재 표면에 연속적으로 분사시켜서 피막을 적층시키는 방법임.
용사되는 재료는 탄소강, 스테인리스강, 동합금, 세라믹, 초경합금 등이 광범위하게 사용되며 금속의 특성에 따라 내마모성, 내식성, 내열성 등의 요구조건에 부합되는 금속층을 만듦.
(2) 종류와 특징
1) 분말 용사법(Powder Spraying)
(가) 원리
피복될 금속의 분말을 고온의 화염에 혼합하여 용사함.
보통 산소-아세틸렌 토치를 이용하고 혼합실에서 부압을 이용한 분말체의 흡입으로 혼합되어 화염과 함께 용융된 상태로 표면에 분사 부착됨.
(나) 특징
화염의 압력에 의하므로 압축공기가 불필요함.
합금분말 등 모든 금속의 용사가 가능함.
2) 가스 용선식 용사법(Gas Wire Type Spraying)
(가) 원리
금속 와이어를 산소-아세틸렌 등의 고온 가스로 용융하여 용사하는 방법으로 분말식과 유사함.
화염의 내부로 금속 와이어가 공급되면 가스 불꽃에 의해 용해되고 압축공기에 의해 분무 상태의 용융금속이 모재 표면에 용사 부착됨.
일반적으로 구리, 알루미늄, 구리합금, 알루미늄합금 등의 저융점 금속이 와이어로 사용됨.
(나) 특징
처리 모재에 요철이 있어도 평탄하게 부착할 수 있음.
용사피막은 다공질이며 함유성이 있음.
3) 플라스마 용사법(Plasma Spraying)
(가) 원리
고온의 플라스마 가스를 이용한 것으로 분말 용사법과 같은 원리임.
사용 가스는 아르곤과 수소가 이용되고 가스가 분말의 용사를 운반하여 플라스마화 함.
(나) 특징
분사압력이 매우 커서 부착성이 좋음.
고용금속 등 모든 금속에 적용이 가능함.
모재 가열온도가 300℃ 이하이므로 열로 인한 영향이 적음.
초경피막 처리에 응용할 수 있음.
각 입자의 표면이 얇은 산화막으로 피복되어 있어 윤활성이 증가되고 내마모성이 우수함.
6. 산화 피막법(Oxidation Film Teating)
(1) 개요
주로 고합금 공구강, 금형강 등에 이용되며 산소 분위기 중에서 산소와의 반응으로 산화철 피막을 형성하는 처리임.
철강의 산화 피막 중에서도 Fe₃O₄는 치밀하여 쉽게 탈락이 되지 않으며 마모와 부식에 강하므로 이 피막을 미리 형성시켜 놓음.
피막층은 다공질의 견고한 산화 피막 속에 기름을 흡수하여 윤활성이 향상되고 내마모성을 좋게 하여 공구 등의 기계적 성능을 향상시킴.
산화 피막처리는 수증기 처리법, 산화 처리법, 약품 처리법 등이 있음.
(2) 수증기 처리법(Steam Homo Treatment)
1) 처리방법
담금질, 뜨임 등의 열처리와 가공이 완료된 강재 부품을 증기 처리로(전기로)에 넣고 350~370℃까지 가열하여 균일한 온도가 되었을 때 증기를 가한 후 30분을 유지함.
증기를 가하면서 승온하여 550℃가 되었을 때 1~15시간 유지하여 산화 피막을 형성하는데 피막 두께는 1~3μm 정도임.
2) 특징
내식성과 윤활성이 증가함.
마찰계수를 낮추어 내마모성을 부여함.
(3) 산화 처리법(Oxidation)
고속도강 등 뜨임 온도가 485℃ 이상의 공구강에 적용되는 것으로서 소재의 표면층을 제거한 후 공기 중에서 485℃ 정도로 재가열하면 표면에 다공질의 산화 피막층이 형성되어 기계적 성능을 향상시킴.
(4) 약품 처리법
철의 표면에 산화 피막을 형성하기 위해 화학약품을 사용하는 방법으로 수산제일철을 가열할 때 발생되는 일산화탄소에 의해 산화 피막을 형성시킴.
7. 탄화물 피복법(Hard Facing)
(1) 개요
강의 표면에 초경 탄화물을 침투·확산 또는 부착시키는 방법으로 초경도의 표면층을 형성하여 내마모성과 내열성을 가짐.
탄화물 피복법은 처리온도가 높기 때문에 변형 발생 요인이 많지만 매우 높은 경도를 얻을 수 있으므로 다이, 펀치, 롤러 등과 같은 내마모성이 요구되는 금형 재료 및 코팅 초경공구 등에 이용됨.
탄화물 피복법의 처리방법은 용융염 중에 침지하는 침지법, 분말 중에 가열하는 분말법, 가스 반응 및 이온 등을 이용하는 증착법 등이 있음.
(2) 탄화물 피복방법
1) 침지법(TD Process)
(가) 처리방법
① 처리품의 세정
– 탄화물층의 표면을 매끄럽게 하기 위해 산화 스케일이나 녹을 제거할 것.
② 예열
– 열응력 및 변태응력의 발생을 억제하여 변형과 균열을 최소로 하기 위해 일반적으로 열처리로에서 행하며 복잡한 형상의 부품이나 큰 부품에서 효과적임.
③ 침지처리
– 붕소를 주성분으로 하여 탄화물 형성원소를 첨가한 염욕에 모재를 침지시켜 담금질 온도로 가열하여 일정시간 유지하면 5-15μm 정도의 탄화물층을 얻음.
④ 열처리 담금질 경화가 필요한 경우 수냉 또는 유냉을 하며 뜨임을 하여 모재의 조직 및 경도를 조정함.
⑤ 세정 온수 중에 재침지하거나 샌드블라스트 등을 이용하여 표면에 부착된 염욕을 제거함.
(나) 특징
균일하고 양호한 표면층이 형성됨.
초경합금보다 높은 경도와 내마모성을 얻음.
염욕의 교체로 탄화물 종류를 쉽게 선택할 수 있음.
탄화물층의 박리 또는 균열 발생이 없음.
고온처리 및 담금질 경화에 의한 변형 발생의 가능성이 있음.
2) 분말법
(가) 처리방법
소결에 의해 이루어지며 0.1μm 이하의 대단히 미세한 WC 입자 속에 강을 파묻고 1,000~1,100℃의 환원성 분위기나 중성 분위기 중에 적당한 시간으로 가열한 후 서냉함.
처리입자는 WC 외에 티타늄, 몰리브덴, 크롬 등을 사용하기도 함.
3) 증착법
가스반응 및 이온 등을 이용하여 탄화물, 질화물 등의 코팅층을 얻을 수 있는 피복방법으로서 P.V.D와 C.V.D로 대별됨.
금형 재료의 화학적 표면경화처리 중 탄화물 피복법, 금속 용사법, 산화 피막법에 대한 포스트를 마치고 다음에는 그 외에 열처리에 대한 포스트를 진행할 예정입니다.
2022년 01월 26일
열처리 9
제7장 표면경화처리 분류
철강 재료의 표면층을 경화하기 위하여 행하는 열처리 방법을 표면경화처리 라고 하며 표면경화처리는 물리적 표면경화처리와 화학적 표면경화처리로 분류 되는데 금속 침투법(Metallic Cementation)은 화학적 표면경화처리에 속하고 그 밖에 표면경화처리로는 증착법, 탄화물 피복법, 금속 용사법, 산화 피막법 등이 있습니다.
5. 금속 용사법(Metal Spraying)
(1) 개요
용융 상태의 금속이나 세라믹의 미립자를 용사 건을 이용하여 모재 표면에 연속적으로 분사시켜서 피막을 적층시키는 방법임.
용사되는 재료는 탄소강, 스테인리스강, 동합금, 세라믹, 초경합금 등이 광범위하게 사용되며 금속의 특성에 따라 내마모성, 내식성, 내열성 등의 요구조건에 부합되는 금속층을 만듦.
(2) 종류와 특징
1) 분말 용사법(Powder Spraying)
(가) 원리
피복될 금속의 분말을 고온의 화염에 혼합하여 용사함.
보통 산소-아세틸렌 토치를 이용하고 혼합실에서 부압을 이용한 분말체의 흡입으로 혼합되어 화염과 함께 용융된 상태로 표면에 분사 부착됨.
(나) 특징
화염의 압력에 의하므로 압축공기가 불필요함.
합금분말 등 모든 금속의 용사가 가능함.
2) 가스 용선식 용사법(Gas Wire Type Spraying)
(가) 원리
금속 와이어를 산소-아세틸렌 등의 고온 가스로 용융하여 용사하는 방법으로 분말식과 유사함.
화염의 내부로 금속 와이어가 공급되면 가스 불꽃에 의해 용해되고 압축공기에 의해 분무 상태의 용융금속이 모재 표면에 용사 부착됨.
일반적으로 구리, 알루미늄, 구리합금, 알루미늄합금 등의 저융점 금속이 와이어로 사용됨.
(나) 특징
처리 모재에 요철이 있어도 평탄하게 부착할 수 있음.
용사피막은 다공질이며 함유성이 있음.
3) 플라스마 용사법(Plasma Spraying)
(가) 원리
고온의 플라스마 가스를 이용한 것으로 분말 용사법과 같은 원리임.
사용 가스는 아르곤과 수소가 이용되고 가스가 분말의 용사를 운반하여 플라스마화 함.
(나) 특징
분사압력이 매우 커서 부착성이 좋음.
고용금속 등 모든 금속에 적용이 가능함.
모재 가열온도가 300℃ 이하이므로 열로 인한 영향이 적음.
초경피막 처리에 응용할 수 있음.
각 입자의 표면이 얇은 산화막으로 피복되어 있어 윤활성이 증가되고 내마모성이 우수함.
6. 산화 피막법(Oxidation Film Teating)
(1) 개요
주로 고합금 공구강, 금형강 등에 이용되며 산소 분위기 중에서 산소와의 반응으로 산화철 피막을 형성하는 처리임.
철강의 산화 피막 중에서도 Fe₃O₄는 치밀하여 쉽게 탈락이 되지 않으며 마모와 부식에 강하므로 이 피막을 미리 형성시켜 놓음.
피막층은 다공질의 견고한 산화 피막 속에 기름을 흡수하여 윤활성이 향상되고 내마모성을 좋게 하여 공구 등의 기계적 성능을 향상시킴.
산화 피막처리는 수증기 처리법, 산화 처리법, 약품 처리법 등이 있음.
(2) 수증기 처리법(Steam Homo Treatment)
1) 처리방법
담금질, 뜨임 등의 열처리와 가공이 완료된 강재 부품을 증기 처리로(전기로)에 넣고 350~370℃까지 가열하여 균일한 온도가 되었을 때 증기를 가한 후 30분을 유지함.
증기를 가하면서 승온하여 550℃가 되었을 때 1~15시간 유지하여 산화 피막을 형성하는데 피막 두께는 1~3μm 정도임.
2) 특징
내식성과 윤활성이 증가함.
마찰계수를 낮추어 내마모성을 부여함.
(3) 산화 처리법(Oxidation)
고속도강 등 뜨임 온도가 485℃ 이상의 공구강에 적용되는 것으로서 소재의 표면층을 제거한 후 공기 중에서 485℃ 정도로 재가열하면 표면에 다공질의 산화 피막층이 형성되어 기계적 성능을 향상시킴.
(4) 약품 처리법
철의 표면에 산화 피막을 형성하기 위해 화학약품을 사용하는 방법으로 수산제일철을 가열할 때 발생되는 일산화탄소에 의해 산화 피막을 형성시킴.
7. 탄화물 피복법(Hard Facing)
(1) 개요
강의 표면에 초경 탄화물을 침투·확산 또는 부착시키는 방법으로 초경도의 표면층을 형성하여 내마모성과 내열성을 가짐.
탄화물 피복법은 처리온도가 높기 때문에 변형 발생 요인이 많지만 매우 높은 경도를 얻을 수 있으므로 다이, 펀치, 롤러 등과 같은 내마모성이 요구되는 금형 재료 및 코팅 초경공구 등에 이용됨.
탄화물 피복법의 처리방법은 용융염 중에 침지하는 침지법, 분말 중에 가열하는 분말법, 가스 반응 및 이온 등을 이용하는 증착법 등이 있음.
(2) 탄화물 피복방법
1) 침지법(TD Process)
(가) 처리방법
① 처리품의 세정
– 탄화물층의 표면을 매끄럽게 하기 위해 산화 스케일이나 녹을 제거할 것.
② 예열
– 열응력 및 변태응력의 발생을 억제하여 변형과 균열을 최소로 하기 위해 일반적으로 열처리로에서 행하며 복잡한 형상의 부품이나 큰 부품에서 효과적임.
③ 침지처리
– 붕소를 주성분으로 하여 탄화물 형성원소를 첨가한 염욕에 모재를 침지시켜 담금질 온도로 가열하여 일정시간 유지하면 5-15μm 정도의 탄화물층을 얻음.
④ 열처리 담금질 경화가 필요한 경우 수냉 또는 유냉을 하며 뜨임을 하여 모재의 조직 및 경도를 조정함.
⑤ 세정 온수 중에 재침지하거나 샌드블라스트 등을 이용하여 표면에 부착된 염욕을 제거함.
(나) 특징
균일하고 양호한 표면층이 형성됨.
초경합금보다 높은 경도와 내마모성을 얻음.
염욕의 교체로 탄화물 종류를 쉽게 선택할 수 있음.
탄화물층의 박리 또는 균열 발생이 없음.
고온처리 및 담금질 경화에 의한 변형 발생의 가능성이 있음.
2) 분말법
(가) 처리방법
소결에 의해 이루어지며 0.1μm 이하의 대단히 미세한 WC 입자 속에 강을 파묻고 1,000~1,100℃의 환원성 분위기나 중성 분위기 중에 적당한 시간으로 가열한 후 서냉함.
처리입자는 WC 외에 티타늄, 몰리브덴, 크롬 등을 사용하기도 함.
3) 증착법
가스반응 및 이온 등을 이용하여 탄화물, 질화물 등의 코팅층을 얻을 수 있는 피복방법으로서 P.V.D와 C.V.D로 대별됨.
금형 재료의 화학적 표면경화처리 중 탄화물 피복법, 금속 용사법, 산화 피막법에 대한 포스트를 마치고 다음에는 그 외에 열처리에 대한 포스트를 진행할 예정입니다.
2022년 01월 26일
열처리 9
제7장 표면경화처리 분류
철강 재료의 표면층을 경화하기 위하여 행하는 열처리 방법을 표면경화처리 라고 하며 표면경화처리는 물리적 표면경화처리와 화학적 표면경화처리로 분류 되는데 금속 침투법(Metallic Cementation)은 화학적 표면경화처리에 속하고 그 밖에 표면경화처리로는 증착법, 탄화물 피복법, 금속 용사법, 산화 피막법 등이 있습니다.
5. 금속 용사법(Metal Spraying)
(1) 개요
용융 상태의 금속이나 세라믹의 미립자를 용사 건을 이용하여 모재 표면에 연속적으로 분사시켜서 피막을 적층시키는 방법임.
용사되는 재료는 탄소강, 스테인리스강, 동합금, 세라믹, 초경합금 등이 광범위하게 사용되며 금속의 특성에 따라 내마모성, 내식성, 내열성 등의 요구조건에 부합되는 금속층을 만듦.
(2) 종류와 특징
1) 분말 용사법(Powder Spraying)
(가) 원리
피복될 금속의 분말을 고온의 화염에 혼합하여 용사함.
보통 산소-아세틸렌 토치를 이용하고 혼합실에서 부압을 이용한 분말체의 흡입으로 혼합되어 화염과 함께 용융된 상태로 표면에 분사 부착됨.
(나) 특징
화염의 압력에 의하므로 압축공기가 불필요함.
합금분말 등 모든 금속의 용사가 가능함.
2) 가스 용선식 용사법(Gas Wire Type Spraying)
(가) 원리
금속 와이어를 산소-아세틸렌 등의 고온 가스로 용융하여 용사하는 방법으로 분말식과 유사함.
화염의 내부로 금속 와이어가 공급되면 가스 불꽃에 의해 용해되고 압축공기에 의해 분무 상태의 용융금속이 모재 표면에 용사 부착됨.
일반적으로 구리, 알루미늄, 구리합금, 알루미늄합금 등의 저융점 금속이 와이어로 사용됨.
(나) 특징
처리 모재에 요철이 있어도 평탄하게 부착할 수 있음.
용사피막은 다공질이며 함유성이 있음.
3) 플라스마 용사법(Plasma Spraying)
(가) 원리
고온의 플라스마 가스를 이용한 것으로 분말 용사법과 같은 원리임.
사용 가스는 아르곤과 수소가 이용되고 가스가 분말의 용사를 운반하여 플라스마화 함.
(나) 특징
분사압력이 매우 커서 부착성이 좋음.
고용금속 등 모든 금속에 적용이 가능함.
모재 가열온도가 300℃ 이하이므로 열로 인한 영향이 적음.
초경피막 처리에 응용할 수 있음.
각 입자의 표면이 얇은 산화막으로 피복되어 있어 윤활성이 증가되고 내마모성이 우수함.
6. 산화 피막법(Oxidation Film Teating)
(1) 개요
주로 고합금 공구강, 금형강 등에 이용되며 산소 분위기 중에서 산소와의 반응으로 산화철 피막을 형성하는 처리임.
철강의 산화 피막 중에서도 Fe₃O₄는 치밀하여 쉽게 탈락이 되지 않으며 마모와 부식에 강하므로 이 피막을 미리 형성시켜 놓음.
피막층은 다공질의 견고한 산화 피막 속에 기름을 흡수하여 윤활성이 향상되고 내마모성을 좋게 하여 공구 등의 기계적 성능을 향상시킴.
산화 피막처리는 수증기 처리법, 산화 처리법, 약품 처리법 등이 있음.
(2) 수증기 처리법(Steam Homo Treatment)
1) 처리방법
담금질, 뜨임 등의 열처리와 가공이 완료된 강재 부품을 증기 처리로(전기로)에 넣고 350~370℃까지 가열하여 균일한 온도가 되었을 때 증기를 가한 후 30분을 유지함.
증기를 가하면서 승온하여 550℃가 되었을 때 1~15시간 유지하여 산화 피막을 형성하는데 피막 두께는 1~3μm 정도임.
2) 특징
내식성과 윤활성이 증가함.
마찰계수를 낮추어 내마모성을 부여함.
(3) 산화 처리법(Oxidation)
고속도강 등 뜨임 온도가 485℃ 이상의 공구강에 적용되는 것으로서 소재의 표면층을 제거한 후 공기 중에서 485℃ 정도로 재가열하면 표면에 다공질의 산화 피막층이 형성되어 기계적 성능을 향상시킴.
(4) 약품 처리법
철의 표면에 산화 피막을 형성하기 위해 화학약품을 사용하는 방법으로 수산제일철을 가열할 때 발생되는 일산화탄소에 의해 산화 피막을 형성시킴.
7. 탄화물 피복법(Hard Facing)
(1) 개요
강의 표면에 초경 탄화물을 침투·확산 또는 부착시키는 방법으로 초경도의 표면층을 형성하여 내마모성과 내열성을 가짐.
탄화물 피복법은 처리온도가 높기 때문에 변형 발생 요인이 많지만 매우 높은 경도를 얻을 수 있으므로 다이, 펀치, 롤러 등과 같은 내마모성이 요구되는 금형 재료 및 코팅 초경공구 등에 이용됨.
탄화물 피복법의 처리방법은 용융염 중에 침지하는 침지법, 분말 중에 가열하는 분말법, 가스 반응 및 이온 등을 이용하는 증착법 등이 있음.
(2) 탄화물 피복방법
1) 침지법(TD Process)
(가) 처리방법
① 처리품의 세정
– 탄화물층의 표면을 매끄럽게 하기 위해 산화 스케일이나 녹을 제거할 것.
② 예열
– 열응력 및 변태응력의 발생을 억제하여 변형과 균열을 최소로 하기 위해 일반적으로 열처리로에서 행하며 복잡한 형상의 부품이나 큰 부품에서 효과적임.
③ 침지처리
– 붕소를 주성분으로 하여 탄화물 형성원소를 첨가한 염욕에 모재를 침지시켜 담금질 온도로 가열하여 일정시간 유지하면 5-15μm 정도의 탄화물층을 얻음.
④ 열처리 담금질 경화가 필요한 경우 수냉 또는 유냉을 하며 뜨임을 하여 모재의 조직 및 경도를 조정함.
⑤ 세정 온수 중에 재침지하거나 샌드블라스트 등을 이용하여 표면에 부착된 염욕을 제거함.
(나) 특징
균일하고 양호한 표면층이 형성됨.
초경합금보다 높은 경도와 내마모성을 얻음.
염욕의 교체로 탄화물 종류를 쉽게 선택할 수 있음.
탄화물층의 박리 또는 균열 발생이 없음.
고온처리 및 담금질 경화에 의한 변형 발생의 가능성이 있음.
2) 분말법
(가) 처리방법
소결에 의해 이루어지며 0.1μm 이하의 대단히 미세한 WC 입자 속에 강을 파묻고 1,000~1,100℃의 환원성 분위기나 중성 분위기 중에 적당한 시간으로 가열한 후 서냉함.
처리입자는 WC 외에 티타늄, 몰리브덴, 크롬 등을 사용하기도 함.
3) 증착법
가스반응 및 이온 등을 이용하여 탄화물, 질화물 등의 코팅층을 얻을 수 있는 피복방법으로서 P.V.D와 C.V.D로 대별됨.
금형 재료의 화학적 표면경화처리 중 탄화물 피복법, 금속 용사법, 산화 피막법에 대한 포스트를 마치고 다음에는 그 외에 열처리에 대한 포스트를 진행할 예정입니다.
2022년 01월 26일