침탄질화(Carbonitriding)의 원리와 특징

침탄질화의 원리

침탄질화는 질화의 한 형태가 아닌 가스침탄의 변형된 형태입니다.
가스 침탄시 침탄제에 암모니아를 추가하는것으로 암모니아가 해리되면서 질소가 형성됩니다.(약 2~12% 암모니아를 첨가합니다. 보통 5% 미만이면 충분합니다.)
일반적으로 침탄질화는 가스침탄보다 더 낮은 온도에서, 더 짧은 시간동안 진행되기에 침탄깊이가 얕습니다.

강철에 미치는 영향에서 침탄 질화는 액체침탄과 유사합니다.
액체침탄시 발생하는 폐기 시안화물 처리가 번거롭기 때문에 침탄질화 처리가 액체침탄보다 선호되는 경우가 많습니다.

침탄질화의 특징

  1. 침탄질화는 깊이가 일반적으로 0.075~0.75mm 정도로 다른 침탄법에 비해 얕은 편이지만 경화성은 더 좋습니다.
    (질소는 강철의 경화성을 증가시키고, 오스테나이트 안정제 역할을 합니다. 다만 합금강에서 질소 농도가 높으면 잔류 오스테나이트가 발생할 수 있습니다.)
    그렇기에 침탄층을 깊게하고 높은 경화성을 위해 침탄과 침탄질화를 함께 처리하는 경우가 많습니다.
    침탄질화 처리를 하면 일반적으로 0.25% 탄소 농도를 보여줍니다.
  2. 침탄 보다 온도가 낮아 왜곡(휨 변형)이 적습니다.
  3. 암모니아 농도를 측정하기 어렵습니다.
  4. 암모니아가 혼합된 침탄질화제는 독성이 높고 가연성이 있기 때문에 사용 시 주의해야합니다.(폭발 및 중독 주의)