열처리 시 산화는 금속의 표면 특성에 미치는 영향 때문에 중요한 문제입니다.
산화는 주로 고온에서 금속과 산소 및 기타 반응성 가스의 반응으로 인해 발생합니다.
이 반응은 금속 표면에 산화물 층을 형성하여 금속의 특성을 변화시켜 금속을 더 단단하거나 부드럽게 만들 수 있습니다.
산화의 정도는 금속과 대기 가스 사이의 반응 속도를 가속화하는 고온에 의해 강화될 수 있습니다.
자세한 설명:
1. 대기 가스와의 반응
금속은 가열되면 반응성이 높아집니다.
공기 중에 산소, 습기 및 기타 가스가 존재하면 산화가 일어날 수 있습니다.
산소는 금속 표면과 반응하여 금속 산화물을 형성하여 경도나 색상과 같은 금속의 표면 특성을 변화시킬 수 있습니다.
이는 금속의 특성을 정밀하게 제어하는 것이 중요한 어닐링, 소결, 브레이징과 같은 공정에서 특히 문제가 됩니다.
2. 고온 효과
열을 가하면 금속의 반응성이 높아질 뿐만 아니라 금속 내 원자의 이동성이 증가하여 산화 과정이 촉진됩니다.
또한 고온은 기존의 산화물 층을 분해하여 새로운 금속을 추가 산화에 노출시킬 수 있습니다.
그렇기 때문에 고온 공정은 산화 문제에 더 취약합니다.
3. 예방 기술
산화를 완화하기 위해 몇 가지 기술이 사용됩니다:
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진공 열처리: 진공 챔버에서 모든 공기와 반응성 요소를 제거함으로써 산소나 기타 반응성 가스에 노출되지 않고 금속을 가열할 수 있습니다. 이 방법은 티타늄과 같이 고온에서 반응성이 높은 금속에 특히 효과적입니다.
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제어 분위기 열처리: 이 방법은 열처리 챔버의 공기를 질소나 아르곤과 같은 비반응성 분위기로 교체하는 것입니다. 이러한 가스는 금속과 반응하지 않으므로 산화를 방지합니다.
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수소 분위기: 수소는 존재하는 모든 산소와 반응할 수 있으므로 금속과 반응하지 않습니다. 이 방법은 효과적이지만 모든 금속, 특히 수소와 반응하는 금속에는 적합하지 않을 수 있습니다.
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용융 소금 욕조: 일부 열처리는 산화에 대한 보호 환경을 제공할 수 있는 비반응성 용융염 수조에서 수행됩니다.
4. 금속 특성에 미치는 영향
산화는 금속의 표면층에 벌크 재료와 다른 특성을 가진 표면층을 형성할 수 있습니다.
이로 인해 부품의 경도나 기타 기계적 특성이 균일하지 않아 성능과 내구성에 영향을 미칠 수 있습니다.
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