침탄은 저탄소강 부품의 표면층에 탄소 함량을 높여 경도, 내마모성, 피로 강도를 향상시키는 열처리 공정입니다. 이 공정에는 일반적으로 용광로와 같이 탄소가 풍부한 환경에서 금속을 가열한 다음 담금질하여 새로운 구조를 굳히는 과정이 포함됩니다.
프로세스 요약:
- 용광로에서 가열하기: 금속 부품을 용광로에 넣고 특정 온도(일반적으로 1200F에서 1600F 사이)로 가열합니다. 진공 침탄의 경우, 처음에는 용광로를 비워 공기를 제거하여 진공 환경을 조성합니다.
- 카본의 도입: 기존 침탄에서는 프로판과 같이 탄소가 풍부한 가스를 퍼니스에 도입합니다. 진공 침탄에서는 프로판 가스가 진공 용광로로 방출됩니다. 열로 인해 프로판은 탄소, 탄화수소, 수소로 분해됩니다. 그런 다음 탄소가 금속 표면으로 확산됩니다.
- 탄소 확산: 가스 환경의 탄소가 금속 표면으로 확산되어 금속의 탄소 함량이 증가합니다. 이 과정은 표면의 높은 탄소 함량과 금속 코어의 낮은 탄소 함량 사이의 농도 구배에 의해 이루어집니다.
- 담금질: 충분한 확산 후 부품은 일반적으로 오일로 담금질하여 금속을 빠르게 냉각하고 경화된 구조를 고정합니다. 이 단계는 원하는 경도와 내마모성을 달성하는 데 매우 중요합니다.
- 후처리: 부품은 응력을 완화하고 인성을 개선하기 위해 공기 템퍼링과 같은 추가 처리를 거칠 수 있습니다.
장점 및 적용 분야:
- 침탄의 깊이: 진공 침탄은 일반적으로 약 3.5mm에 이르는 기존 방식에 비해 최대 7mm까지 더 깊은 침탄층을 얻을 수 있습니다. 이렇게 더 깊은 층은 향상된 내구성과 마모 및 피로에 대한 저항력을 제공합니다.
- 재침탄: 이 공정은 열처리, 단조, 소결 등 이전 처리 과정에서 탈탄 처리된 부품을 효과적으로 재침탄할 수 있습니다. 이는 다이강 및 고속강과 같은 소재에 특히 유용합니다.
- 스테인리스 스틸 처리: 침탄은 스테인리스강에도 적용하여 내식성에 영향을 주지 않으면서 표면 경도와 전반적인 기계적 특성을 개선할 수 있습니다.
재료 및 장비:
- 침탄에 사용되는 일반적인 재료로는 스틸 12L14, 스틸 1018, 스틸 8620과 같은 저탄소 강재가 있습니다.
- 장비에는 일반적으로 흡열로, 오일 담금질 시스템 및 공기 템퍼링 설정이 포함됩니다.
결론
침탄은 저탄소강 부품의 표면 특성을 향상시키는 다양하고 효과적인 방법으로, 높은 내마모성과 내구성이 요구되는 응용 분야에 적합합니다. 진공 침탄의 개발로 침탄 공정의 효율성과 깊이가 더욱 향상되어 기존 방식에 비해 상당한 이점을 제공합니다.
