케이스 강화란?

마모 및 압흔을 견디는 능력은 특정 유형의 금속에서 매우 중요한 두 가지 속성입니다. 이러한 특성을 측정하는 경도는 어떤 금속을 선택할지 결정할 때 주요 고려 사항입니다. 금속 기판의 경도를 적절하게 유지하기 위해 일부 금속은 표면 경화라는 방법을 통해 표면 경도를 변경합니다.

케이스 경화는 다른 금속 합금의 상면에 얇은 층을 추가하여 금속 표면을 보강하는 금속 표면의 내구성과 외관을 향상시키는 기술입니다. 합금의 얇은 층은 일반적으로 원래 금속보다 더 단단하고 내구성이 있습니다.

케이스 강화란 무엇입니까?

표면 경화는 "표면 경화"라고도 합니다. 금속 부품의 표면을 단단하게 하면서도 부품의 내부는 비교적 부드럽게 유지하는 열처리 공정입니다.

탄소 함량이 낮은 철 또는 강철의 경우 표면 경화 절차에는 일반적으로 표면에 추가 탄소 또는 질소를 추가하는 과정이 포함됩니다. 고체 금속은 결정 구조로 단단히 포장된 분자와 원자를 포함합니다. 탄소가 저탄소강 또는 합금강 표면의 탄소질 재료에서 결정 구조로 확산되면 외층의 강도와 경도가 급격히 증가합니다. 탄소 확산의 쉘 깊이는 쉘의 기계적 특성을 결정하기 위해 미세하게 제어될 수 있습니다.

케이스 강화가 필요한 이유

전체 금속 물체를 경화시키려는 대신 재료를 표면 경화시키는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 한 가지 이유는 효율성입니다. 금속의 전체 단면에 비해 금속의 가장 바깥쪽 표면을 가열하는 데 필요한 에너지와 시간이 적습니다. 이러한 효율성은 대규모 제조 작업에서 많은 비용을 절감할 수 있습니다.

표면 경화 부품은 내마모성이 더 높고 일반적으로 "경화" 절차를 거친 부품보다 강하기 때문에 표면 경화 부품은 단단하거나 연마 부품과 지속적으로 접촉하는 부품에 매우 적합합니다. 표면 경화된 부분은 부드러워서 크랙 없이 더 큰 응력을 견딜 수 있습니다. 표면 경화 과정에서 변형을 방지하기 위해 제조 과정에서 다양한 금속(얇은 강철 층 등)에도 낮은 온도가 적용됩니다.

케이스 강화 방법의 유형

가열 및 담금질

화염 또는 유도 경화라고도 합니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 금속 표면 경화 과정에는 화염 또는 열이 포함됩니다. 이 과정에서 고탄소강 부품은 산소 화염 또는 유도 가열에 의해 극한 온도로 가열되고 가열된 탄소강 부품은 냉각수(보통 물)에 의해 빠르게 냉각됩니다. 이 화염 담금질은 탄소 함량이 충분한 강철 또는 철에만 좋은 영향을 미칩니다. 탄소 함량은 0.3-0.6wt%C이어야 합니다. 이 값보다 낮은 탄소 함량을 가진 강철 또는 철 재료의 경우 질화 및 침탄과 같은 다른 공정이 있습니다.

질화

질화는 표면 경화 기술의 또 다른 형태입니다. 이 과정에서 강철 부품은 암모니아와 해리된 암모니아 환경에서 484-621°C로 가열됩니다. 경화된 표면의 깊이는 강철 부품이 암모니아 환경에 얼마나 오래 머무는지에 따라 다릅니다. 이 방법은 크롬, 몰리브덴, 알루미늄과 같은 원소를 사용하여 강철 부품의 표면을 경화시키기 위해 질화물을 형성해야 합니다. 높은 온도와 질소 노출은 본질적으로 매우 단단하고 내마모성이 강한 질화물의 형성을 촉진합니다. 이 공정은 금속이 질화물(크롬 및 몰리브덴 등)을 형성할 수 있는 원소로 경화될 때만 효과적입니다. 질화는 일반적으로 가열 및 담금질보다 낮은 온도가 필요하며 담금질 과정이 필요하지 않으므로 변형이 감소합니다.

탄탄화

침탄은 강철 기질의 기계적 특성을 개선하기 위해 널리 사용되는 표면 경화의 또 다른 형태입니다. 침탄 공정에서는 합금강을 고온으로 가열한 후 표면에 다량의 탄소를 노출시킵니다. 적용 요구 사항에 따라 외부 탄소 공급원은 기체, 액체 또는 고체일 수 있습니다. 많은 양의 외부 탄소는 강철 표면의 다른 요소와 함께 탄화물을 형성합니다. 이 탄화물은 더 높은 경도와 내마모성을 제공합니다. 질화와 유사하게 가열 요구 사항은 일반적으로 더 낮고 변형이 덜 발생할 수 있습니다.

케이스 강화의 장점

1. 표면 경화는 강철 부품의 내구성과 경제적 사용을 향상시킵니다.

케이스 경화의 주요 장점 중 하나는 강철 부품의 내구성을 향상시킨다는 것입니다. 표면 경화에 의해 생성되는 기계적 강도와 표면 경도는 물론 소프트 코어의 유지력이 부품의 내마모성과 피로 수명을 크게 향상시킵니다. 더 부드러운 코어를 유지하면 충격 하중에 의해 방출되는 에너지를 흡수하는 능력이 향상되어 서비스 수명과 경제적 이점을 연장하는 데 도움이 됩니다.

2. 표면 경화를 통해 가공성이 우수한 강철을 중부하 작업에 사용할 수 있습니다.

일반적으로 중부하 작업에 사용되는 합금은 더 단단하고 더 강해야 하기 때문에 가공성이 낮습니다. 이 경우 표면 경화 공정을 통해 정밀 가공성이 있는 저탄소강을 무기 및 총기 응용 분야뿐만 아니라 기계적 강도, 미세한 표면 처리 및 정밀한 형상이 필요한 기타 유사한 중장비 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 가공 후 후속 표면 경화는 정밀 가공 부품의 표면에 우수한 내마모성과 경도를 제공합니다.

3. 표면 경화는 강철의 용접성을 향상시킵니다.

표면 경화는 특정 엔지니어링 응용 분야에 중요한 강철의 용접성을 향상시킵니다.

4. 질화에 의한 표면 경화로 변형 최소화

질화에 의한 강철의 표면 경화는 변형을 최소화하면서 저가의 내마모성 하중 지지 표면을 생성할 수 있습니다. 약 150°C(302°F)의 온도에서 질화 표면은 침탄 처리된 강철처럼 경도를 잃지 않습니다.

결론

구성 요소에 충격 하중, 진동 및 정렬 불량 조건이 적용되는 응용 분야에서는 표면 경화강이 가장 먼저 선택됩니다. 관통 경화강과 달리 표면 경화 저탄소강 및 합금강은 단단하고 강하고 단단하며 취성이 없습니다. 표면 경화는 또한 내마모성 표면을 생성하여 내구성과 신뢰성을 제공합니다.