표면경화법의 종류별 특징(표면경화 깊이와 경도)

1. 표면경화법의 의미

표면경화법이란 철강 제품의 내부에 영향을 최소한으로 하고 표면을 경화 시켜 내마모성을 향상시키는 처리입니다.

2. 표면경화법의 종류

1) 하드페이싱

  • 오버레이 용접
  • 용사(열 스프레이: 비융착 오버레이)

2) 코팅

  • 전해도금
  • 화학적 기상증착(CVD)
  • 박막(물리적 기상증착, 스퍼터링, 이온도금)

3) 확산

  • 침탄
  • 질화
  • 침탄질화
  • 연질화
  • 침붕
  • 티타늄 카바이드
  • TD 코팅(Toyota diffusion)

4) 국부 경화

  • 화염 경화
  • 고주파 경화
  • 레이저 경화
  • 전자빔 경화
  • 이온주입
  • 아크램프(UV경화)

3. 표면경화법의 종류별 특징

1) 확산을 통한 표면 경화법의 특징

공법 표면
성분
공법 온도(°C) 표면 경화 깊이 표면 경도
(HRc)
일반적인
적용 소재
특징
침탄법
팩 침탄 탄소 815~1090 125μm~1.5mm 50~63 저탄소강,
저탄소 합금강
상대적으로 저렴하나 표면 경화 깊이를 컨트롤 하기 어려움
가스 침탄 탄소 815~980 75μm~1.5mm 50~63 저탄소강,
저탄소 합금강
표면 경화 깊이를 컨트롤 하기 쉽고 연속작업에 용이함
액체 침탄 탄소
(+질소)
815~980 50μm~1.5mm 50~65 저탄소강,
저탄소 합금강
팩, 가스보다 빠른 작업이 가능하지만 유지관리가 번거로움
진공 침탄 탄소 815~1090 75μm~1.5mm 50~63 저탄소강,
저탄소 합금강
제어 정도가 우수하고 가스침탄보다 빠르나 비쌈
질화법
가스 질화 질소,
질소화합물
480~590 125μm~0.75mm 50~70 합금강, 질화강,
스테인레스강
담금질이 필요하지 않음, 왜곡이 적음, 공정이 느림
염욕 질화 질소,
질소화합물
510~565 2.5μm~0.75mm 50~70 주철을 포함한
대부분 철
25μm 미만의 얇은 표면경화에 사용됨
이온 질화 질소,
질소화합물
340~565 75μm~0.75mm 50~70 합금강, 질화강,
스테인레스강
가스 질화보다 빠르지만 비쌈
침탄 질화법
가스 침탄질화 탄소,질소 760~870 75μm~0.75mm 50~65 저탄소강, 저탄소 합금강,
스테인레스강
침탄보다 온도가 낮아 왜곡이 적음
액체(시안화) 침탄질화 탄소,질소 760~870 2.5μm~125μm 50~65 저탄소강 덜 중요한 얇은 표면경화에 사용, 소금처리가 번거로움
페라이트 연질화
(ferritic nitrocarburizing)
탄소,질소 565~675 2.5μm~25μm 40~60 저탄소강 왜곡이 적음, 저탄소강의 얇은 표면경화에 사용
그 외
알루미나이징(팩) 알루미늄 870~980 25μm~1mm <20 저탄소강 내산화성을 위해 사용
실리코나이징(CVD) 실리콘 925~1040 25μm~1mm 30~50 저탄소강 내부식성, 내마모성을 위해 사용, 기압 제어가 중요
크로마이징(CVD) 크롬 980~1090 25μm~50μm 저탄소강은 >30
고탄소강은 50~60
저탄소강, 고탄소강 저탄소강을 크롬화해 저렴한 버전에 스테인레스강처럼 사용하고,
고탄소강의 경우 내부식성이 증가합니다.
티타늄 카바이드 탄소,
티타늄,
TiC 화합물
900~1010 2.5μm~12.5μm >70 합금강, 공구강 내마모성을 위해 사용하며 고온처리이기에 왜곡 주의
침붕 붕소,
화합물
400~1150 12.5μm~50μm 40~70 합금강, 공구강,
코발트합금강, 니켈합금강
주로 경화된 공구강 위에 단단한 복합층을 생성하기위해 사용
고온 왜곡 주의