침탄이란 무엇입니까?- 정의, 유형 및 프로세스

침탄이란 무엇입니까?

침탄은 강철 입자 구조를 변화시킬 수 있을 정도로 높은 온도에서 탄소가 강철 부품의 표층으로 확산되는 표면 경화 공정입니다. 이 변경으로 강철이 탄소를 흡수할 수 있습니다. 그 결과 침탄을 강하고 안전한 금속 생산에 이상적인 공정으로 만드는 내마모성 층입니다.

침탄은 목탄이나 일산화탄소와 같은 탄소 함유 물질의 존재하에 금속이 가열되는 동안 철 또는 강철이 탄소를 흡수하는 열처리 공정입니다. 목적은 금속을 더 단단하게 만드는 것입니다.

시간과 온도에 따라 영향을 받는 부위의 탄소 함량이 달라질 수 있습니다. 침탄 시간이 길고 온도가 높을수록 일반적으로 탄소 확산 깊이가 증가합니다.

철 또는 강철이 급냉에 의해 급속하게 냉각되면 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태로 인해 외부 표면의 높은 탄소 함량이 단단해지며 코어는 페라이트 및/또는 펄라이트 미세 조직으로 부드럽고 질긴 상태를 유지합니다.

이 제조 공정의 특징은 다음과 같습니다.

• 저탄소 공작물에 적용됩니다.
• 작업물이 고탄소 가스, 액체 또는 고체와 접촉하고 있습니다.
• 단단한 공작물 표면을 생성합니다. 공작물 코어는 대부분 인성과 연성을 유지하며
• 최대 6.4mm(0.25인치)의 케이스 경도 깊이를 생성합니다.

어떤 경우에는 제조 과정에서 초기에 발생한 원치 않는 탈탄에 대한 구제책 역할을 합니다.

침탄 방법

강철의 침탄은 탄소 공급원을 사용하여 금속 표면을 열처리하는 것을 포함합니다. 침탄은 저탄소강의 표면 경도를 높이는 데 사용할 수 있습니다. 초기 침탄은 처리할 샘플 주위에 충전된 목탄의 직접 적용을 사용했지만 현대 기술은 탄소 함유 가스 또는 플라즈마를 사용합니다.

공정은 주로 주변 가스 구성과 노 온도에 따라 달라지며, 열이 나머지 재료의 미세 구조에도 영향을 줄 수 있으므로 주의 깊게 제어해야 합니다. 가스 구성을 크게 제어해야 하는 응용 분야의 경우 침탄은 진공 챔버의 매우 낮은 압력에서 발생할 수 있습니다.

플라즈마 침탄은 다양한 금속, 특히 스테인리스강의 표면 특성을 개선하기 위해 점점 더 많이 사용됩니다. 이 과정은 환경 친화적입니다. 또한 복잡한 형상의 구성 요소를 균일하게 처리하여 구성 요소 처리 측면에서 매우 유연합니다.

침탄 과정은 탄소 원자가 금속 표면층으로 확산되는 방식으로 진행됩니다. 금속은 금속 결정 격자에 단단히 결합된 원자로 구성되어 있으므로 탄소 원자는 금속의 결정 구조로 확산되고 용액에 남아 있거나 호스트 금속의 원소와 반응하여 탄화물을 형성합니다.

탄소가 고용체에 남아 있으면 강철을 열처리하여 단단하게 만듭니다. 이 두 메커니즘 모두 금속 표면을 강화하는데, 전자는 펄라이트 또는 마르텐사이트를 형성하고 후자는 탄화물 형성을 통해 강화합니다. 이 두 재료는 모두 단단하고 마모에 강합니다.

가스 침탄은 일반적으로 900 ~ 950 °C 범위의 온도에서 수행됩니다.

산소-아세틸렌 용접에서 침탄 화염은 산소가 거의 없는 화염으로 그을음이 나는 저온 화염을 생성합니다. 금속을 어닐링하는 데 자주 사용되어 용접 과정에서 가단성과 유연성을 높입니다.

침탄의 종류

과거에는 탄소원에 따라 고체침탄, 액체침탄, 가스침탄의 3가지 침탄법이 있었다. 이에 따라 숯, 용융염, 천연가스, 프로판 등의 탄소함유 가스가 사용됩니다.

일반적으로 사용되는 침탄에는 세 가지 유형이 있습니다.

• 가스 침탄
• 침탄 액체
• 솔리드 침탄

세 가지 공정 모두 담금질 중 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하는 것을 기반으로 합니다. 표면의 탄소 함량 증가는 내마모성 표면을 제공하기에 충분한 경도(일반적으로 700HV)를 갖는 마르텐사이트 층이 생성될 만큼 충분히 높아야 합니다.

확산 후 표면에 필요한 탄소 함량은 일반적으로 0.8 ~ 1.0% C입니다. 이러한 공정은 다양한 탄소강, 합금강 및 주철에서 수행할 수 있으며, 여기서 질량의 탄소 함량은 최대 0.4입니다. % 및 일반적으로 0.25% 미만입니다. 잘못된 열처리는 산화 또는 탈탄을 유발할 수 있습니다.

상대적으로 느린 공정이지만 침탄은 연속 공정으로 사용할 수 있으며 대량 표면 경화에 적합합니다.

1. 가스 침탄

가스 침탄에서는 탄소가 풍부한 분위기에서 탄소강을 오스테나이트화 온도로 가열하는 작업이 포함됩니다. 탄화수소 농축(천연 가스 또는 프로판)과 함께 흡열("엔도") 가스와 같은 운반 가스를 사용하는 것이 일반적입니다.

구성 요소는 일반적으로 N2, CO, CO2, H2 및 CH4의 혼합물인 중성 캐리어 가스와 함께 메탄 또는 프로판 분위기를 포함하는 오븐에 보관됩니다. 침탄 온도에서 메탄(또는 프로판)은 부품 표면에서 원자 탄소와 수소로 분해되고 탄소는 표면으로 확산됩니다.

온도는 일반적으로 925°C이고 침탄 시간은 1mm 깊이의 하우징의 경우 2시간에서 깊이 4mm의 하우징의 경우 최대 36시간입니다. 담금질 매체는 일반적으로 오일이지만 물, 식염수, 가성 소다 또는 폴리머가 될 수 있습니다.

2. 진공 침탄

이 침탄 공정에는 저압, 무산소 환경이 포함됩니다. 이 공정은 메탄과 같은 기체 탄화수소를 사용합니다. 환경에 무산소이므로 산화 걱정 없이 침탄 온도를 높일 수 있습니다. 온도가 높을수록 탄소 용해도와 확산 속도가 높아져 케이스 깊이에 필요한 시간이 최소화됩니다.

3. 액체 침탄

액체 침탄은 강철 또는 철 부품의 표면 경화에 사용되는 공정입니다. 부품은 탄소와 질소 또는 탄소 단독을 금속에 도입하는 용융염에서 Ac1 이상의 온도로 유지됩니다. 대부분의 액체 침탄 수조에는 시안화물이 포함되어 있어 탄소와 질소를 케이스에 도입합니다.

액체 또는 시안화물은 845 ~ 955°C 온도의 염욕에 부품을 넣어 침탄됩니다. 염은 일반적으로 시안화물-염화물-탄산염 혼합물이며 독성이 높습니다. 시안화물 염은 표면에 소량의 질소를 도입하여 경도를 더욱 향상시킵니다. 가장 빠른 침탄 공정이지만 소량의 배치에만 적합합니다.

4. 솔리드 침탄(팩 침탄)

고체 또는 팩 침탄은 고체 화합물에서 파생된 일산화탄소가 금속 표면에서 초기 탄소와 이산화탄소로 분해되는 과정입니다. 침탄 용기는 탄소강, 알루미늄 코팅 탄소강 또는 철-니켈-크롬 내열 합금으로 만들어집니다.

구성 요소는 침탄 매체로 둘러싸여 있으며 밀봉된 상자에 보관됩니다. 매체는 일반적으로 탄산바륨과 혼합된 코크스 또는 목탄입니다. 이 과정은 실제로 생성된 CO가 CO2로 해리되고 구성요소의 표면으로 확산되는 탄소로 분해되는 가스 침탄의 과정입니다.

온도는 일반적으로 2~36시간 동안 790~845°C입니다. 패킹 침탄은 가장 정교하지 않은 침탄 공정이므로 여전히 널리 사용되는 방법입니다.

탄질화

탄소 질화는 질량 기준 탄소 함량이 0.4-0.5%일 수 있지만 유사한 강철 섹션에서 수행됩니다. 이 방법은 B. 기어 및 샤프트와 같이 경화된 코어가 필요한 부품의 표면을 경화시키는 데 특히 적합합니다.

탄질화는 암모니아가 메탄 또는 프로판에 첨가되고 질소의 공급원이 되는 가스 침탄의 변형입니다.

FAQ.

침탄이란 무엇입니까?

침탄은 강 입자 구조를 변화시킬 수 있을 정도로 높은 온도에서 탄소가 강 부품 표층으로 확산되는 경화 공정의 경우입니다. 이 변경으로 강철이 탄소를 흡수할 수 있습니다.

침탄 공정이란 무엇입니까?

침탄은 탄소가 저탄소강 표면으로 확산되어 탄소 함량을 충분한 수준으로 증가시켜 표면이 열처리에 반응하고 단단하고 내마모성 층을 생성하는 열화학 공정입니다. 일반적으로 사용되는 침탄에는 가스 침탄의 세 가지 유형이 있습니다.

침탄의 세 가지 유형은 무엇입니까?

역사적으로 탄소원에 따라 고체 침탄, 액체 침탄 및 가스 침탄의 세 가지 유형의 침탄 방법이 있습니다. 숯, 용융염 및 천연 가스 및 프로판과 같은 탄소 함유 가스가 이에 따라 사용됩니다.

침탄의 종류는 무엇입니까?

침탄 유형

• 팩 침탄
• 가스 침탄
• 진공 침탄
• 액체 침탄

침탄의 목적은 무엇입니까?

이 과정의 목적은 금속을 더 단단하고 다루기 쉽게 만드는 것입니다. 탄소 함량이 낮은 강철의 경도는 특정 형태의 열처리 하에서 탄소를 첨가함으로써 향상될 수 있습니다. 성공적으로 수행되면 강철의 표면 경도를 향상시킬 수 있습니다.

강철에 침탄 처리를 하는 이유는 무엇입니까?

침탄은 강재 표면에 탄소를 확산시켜 강재 표면에 탄소를 확산시켜 강도를 높이고 내마모성을 향상시키면서 코어의 경도를 상당히 낮게 유지하면서 케이스를 생성합니다. 이 처리는 기계가공 후 저탄소강 부품뿐만 아니라 고합금강 베어링, 기어 및 기타 부품에 적용됩니다.

침탄 및 질화란 무엇입니까?

질화 및 침탄은 표면 경화 기능 부품에 대한 가장 일반적인 두 가지 열처리 방법입니다. 주요 차이점은 질화에서 질소 원자가 처리되는 부품의 표면으로 확산되도록 만들어지는 반면 침탄에서는 탄소가 사용된다는 것입니다.

케이스 경화와 침탄의 차이점은 무엇입니까?

케이스 경화는 부품의 표면만 경화시키는 과정입니다. 침탄이라고도 합니다. 침탄 공정에서 저탄소 성분은 신중하게 제어된 탄소 분위기를 포함하는 용광로에 배치됩니다.

침탄 온도는 얼마입니까?

침탄 용광로는 가스 가열식 또는 전기 가열식입니다. 침탄 온도는 870~940ºC로 다양합니다. 침탄을 위한 기체 분위기는 프로판, 부탄 또는 메탄과 같은 액체 또는 기체 탄화수소에서 생성됩니다.

액체 침탄이란 무엇입니까?

액체 침탄은 일반적으로 중소형 부품에 사용되는 공정입니다. 염욕에서 공작물에 확산되는 탄소는 시안화나트륨(NaCN)과 염화바륨(BaCl2)의 혼합물인 용융염에서 나옵니다.

침탄 처리할 수 있는 강철은 무엇입니까?

이 저온 처리 중에 코어의 미세 구조가 변경되지 않습니다. 침탄은 주로 저탄소강 및 저합금강에 사용되지만 질화는 저탄소강, 합금강, 공구강 및 스테인리스강에 사용됩니다. 질화강은 우수한 내마모성과 경도를 가질 수 있습니다.

침탄의 두 단계는 무엇입니까?

대기 침탄은 여러 공정 단계로 구성되지만 두 가지 주요 공정을 포함하도록 단순화할 수 있습니다. 노에서 탄소 생성 및 공작물로 탄소 확산입니다. 전자는 탄소 원자를 제공하고 후자는 탄소 농도 구배를 결정합니다.

고체 카버라이저에 BaCO3를 첨가하는 이유는 무엇입니까?

"침탄 공정은 종종 기어와 캠 또는 캠의 표면을 경화시키기 위해 수행됩니다(Malau, V., 1999)." Pengarbonan 공정 중 시편으로의 탄소 침투를 가속화하려면 BaCO3, NaCO3 등의 다른 원소를 추가해야 합니다.

가스 침탄에 사용되는 가스는 다음 중 무엇입니까?

탄질화 또는 암모니아 가스(NH3) 사용을 포함하는 가스 질화 공정을 포함한 가스 침탄은 초기 질소를 생성하여 강철 케이스에 들어가 경도를 증가시킵니다.

질화물이 될 수 있는 금속은 무엇입니까?

알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐 및 바나듐은 고온에서 질소와 쉽게 결합하여 각 금속의 질화물을 형성합니다. 이러한 금속을 포함하는 강철의 저탄소 합금은 일반적으로 질화에 적합한 후보입니다.

침탄과 탄질화의 차이점은 무엇입니까?

침탄과 침탄질화의 주요 차이점은 침탄은 탄소를 사용하여 강철 표면을 경화시키는 과정이고 탄질화는 탄소와 질소를 사용하여 강철 표면을 경화시키는 과정이라는 것입니다.

침탄 후 열처리가 필요한가요?

부품은 침탄 온도에서 급냉되거나 적절한 오스테나이트화 온도로 재가열되어 급냉될 수 있습니다. 직접 담금질은 시간이 덜 걸리고 저렴하지만 팩 침탄 작업에서는 불가능합니다. 따라서 팩 침탄 부품은 항상 재가열 및 급냉됩니다.

침탄은 크기를 변경합니까?

치수 변화 없이 공작물을 침탄 처리하는 것은 사실상 불가능합니다. 이러한 변화의 양은 사용되는 재료의 유형, 재료가 겪는 침탄 공정, 공작물의 원래 크기 및 모양에 따라 다릅니다.

팩 침탄이란 무엇입니까?

숯, 발굽, 가죽, 동물성 지방 및 뿔과 같은 탄소 함유 재료와 함께 구성 요소를 적절한 상자에 포장하고 침탄 온도로 가열하는 가장 초기의 표면 경화 방법입니다.

침탄은 어떤 종류의 확산입니까?

침탄 공정에서 탄소 확산은 공작물의 경우 탄소 농도 구배 및 경도 프로파일을 결정합니다. 침탄은 복잡한 과정이지만 두 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 노에서 탄소 생성과 작업물로 탄소 확산입니다.

열처리하면 금속이 수축됩니까?

열처리가 크기 변화에 미치는 영향을 보여주기 위해 많은 재료에 대한 실험적 작업이 수행되었습니다. 효과는 재료 등급마다 다릅니다. 예를 들어, 경화 중 D-2 공구강의 3.15인치 큐브는 한 차원에서는 0.08% 증가하고 다른 두 차원에서는 축소됩니다.

대소문자가 강화되는 이유는 무엇입니까?

케이스 경화는 금속의 외부 표면의 경도를 높이는 데 사용되는 재료 가공 방법입니다. 경화 공정은 성형성과 기계 가공성을 감소시키므로 케이스 경화는 일반적으로 대부분의 다른 제조 공정이 완료된 후에 수행됩니다.