가스 질화법의 원리와 특징

가스 질화법이란

가스 질화는 금속을 495~565°C 정도로 가열 시킨 후 질소 가스(일반적으로 암모니아 가스)를 접촉 시켜 금속 표면에 질소를 침투 시키는 경화 공정입니다.

 

가스 질화 처리를 하는 이유

  1. 높은 표면 경도를 위함.
  2. 내마모성과 안티 갤링(antigalling)을 위함
  3. 피로수명 향상을 위함
  4. 내식성 향상을 위함

 

가스 질화에 좋은 강재

합금 원소에서 알루미늄, 크롬, 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴은 안정적인 질화물을 형성하기에 도움이 되며 몰리브덴은 질화물의 취성화를 방지하는 역할도 합니다. 알루미늄 합금강이 질화층이 가장 안정적으로 잘 만들어지며 크롬 합금강은 크롬 함유량이 높을 경우에 알루미늄합금과 비슷한 질화물을 기대 할 수 있습니다. 비합금 탄소강은 취성이 높고, 높은 경도를 기대할 수 없어 가스 질화에 적합하지 않습니다.

  1. 알루미늄 저합금강(7140, AMS 6475)
  2. 중탄소, 크롬 저합금강(4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800)
  3. 크롬 열간 금형강(H11, H12, H13)
  4. 냉간 공구강(A2, A6, D2, D3, S7)
  5. 고속 공구강(M2, M4)
  6. 니트로닉 스테인레스강(30, 40, 50, 60)
  7. 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트계 스테인레스강(200, 300, 400, 500 계열)
  8. 석출 경화 스테인레스강(13-8 PH, 15-5 PH, 17-4 PH, 17-7 PH, A-286, AM350)

 

이중 질화

단일 질화만 할 경우 495~525°C 범위의 온도로 작업하며 암모니아 해리율은 15~30% 정도입니다. 단일 질화 처리 시  취성이 높은 백색 질화층이 생성되는데

이중 질화를 통해 백색 질화층의 두께를 줄일 수 있습니다. 단일 질화때 보다 더 높은 온도(550~565°C)로 작업합니다. 그러면 암모니아 해리율이 75~80%로 증가합니다.

질화층의 깊이가 깊어지고 경도는 약간 감소합니다.

 

가스 질화의 특징
  1. 치수변화(변형)이 거의 없다: 침탄이나 다른 표면경화 대비 상대적으로 낮은 온도에서 처리되는 공정이기 때문
  2. 담금질이 필요하지 않습니다.
  3. 백색 질화층을 얇게 하기 위해 가스의 유량 및 온도의 제어가 필요합니다.