진공 침탄법의 방법과 특징

진공 침탄법의 의미

진공 침탄법은 진공에서 제품을 가열한 후 탄화수소계 가스를 분사해 제품 표면에 탄소를 침입시키는 처리입니다.

가스침탄법과의 차이는 진공로를 사용하기에 제어 정도가 좋으며 표면의 침탄 균일성을 제공하는것입니다.

 

진공 침탄법의 방법

  1. 가열: 침탄하고자 하는 제품을 845~1040°C로 가열합니다. 가열 시 925°C 이상에서 너무 오래 있게 되면 입자의 조대화로 인성이 감소합니다.
    가열 단계에서 제품의 표면의 산화 방지와 기존 산화물이 제거 되며 일반적으로 13~40Pa(0.1~0.3 torr) 진공 상태가 좋습니다.
  2. 침탄: 탄화수소계 가스(메탄, 프로판 등)를 분사해 탄소를 침입시킵니다. 표면에 질화가 필요할 경우 ,질소나 암모니아 가스를 첨가할 수 있습니다.
    신속한 침탄을 위해서 적당한 분압이 필요합니다. 일반적으로 흑연 구조로 일 경우는 1.3~6.6kPa(10~50torr) 세라믹 구조로 일 경우 13~25kPa(100~200torr)가 권장됩니다.
  3. 확산: 필요한 침탄 깊이와 균일한 탄소농도를 얻기 위해 침탄된 표면에서 탄소가 안쪽으로 확산되도록 하는 작업을 진행합니다.
    67~135Pa(0.5~1.0torr) 정도의 진공과 침탄 단계의 온도로 진행합니다.
  4. 냉각(Oil-Quenching): 재가열이나 추가가공이 필요하지 않는 경우 오일 퀜칭을 진행합니다. 진공침탄은 가스침탄보다 높은온도에서 진행되기 때문에 일반적으로 담금질 전에 보다 낮은 온도로 냉각해 안정화 작업을 한 후 퀜칭합니다. 입자의 미세화를 위해 재가열 단계가 필요한 경우 790~845°C에서 퀜칭 작업을 합니다.

*1.0mm를 초과하는 침탄 깊이가 필요한 경우 고온(1040°C)으로 진공 침탄을 하면 공정시간을 줄일 수 있습니다.

 

진공 침탄법의 특징

  1. 진공 상태에서 침탄제(메탄, 프로판)가 투입 되기 때문에 침탄 시간이 단축됩니다.
  2. 가열 단계에서 표면의 산화물이 제거 되기 때문에 침탄 층에 균일성이 좋습니다.
  3. 높은온도에서 진행되기에 제품의 결정립 성장과 변형이 발생할 수 있습니다.