화염경화법의 의미와 종류 및 강재별 경도

1.화염경화법의 의미

화염경화법이란 강재의 표면을 임계점보다 높은 온도로 빠르게 가열시켜 강의 조직을 오스테나이트화 시킨 후 빠르게 냉각하여 마르텐사이트 조직으로 변태 시키는 표면경화처리 방법입니다.

보통 화염경화의 깊이는 0.8~6.4mm 이며 어떤 연료를 사용했나에 따라 달라집니다.

 

2. 화염경화를 하는 이유

  • 부품이 너무 커서 용광로에 투입이 어려운 경우
  • 특정 부분만 열처리가 필요한 경우(전체 열처리가 부품 기능에 이상을 줄 수 있는 경우)
  • 표면경화법 중 저렴한 공정이기에 비용 절감이 필요한 경우

 

3. 화염경화법의 종류

  • 지정(고정) 화염경화(spot, or stationary)
  • 이송(점진) 화염경화(progressive)
  • 회전 화염경화(spinning)
  • 복합 화염경화(이송+회전)

강재의 모양, 크기, 영역, 깊이 등 조건에 맞춰 이상적인 화염경화법을 선택하는것이 중요합니다.

 

4. 화염경화에 사용되는 연료
  • 아세틸렌
  • 도시가스
  • 천연가스(메탄)
  • 프로판
  • MAPP(메틸아세틸렌+프로파디엔 or 프로판) 혼합 가스)
연료 온도(°C) 혼합비율(%)
산소혼합 공기혼합 산소 비율 공기 비율
아세틸렌 3105 2325 1 12
도시가스 2540 1985 발열량에 따라 상이
천연가스(메탄) 2705 1875 1.75 9
프로판 2635 1925 4 25
MAPP 2927 1760 3.5 22

*MAPP를 사용하면 아세틸렌, 프로판 가스 대비 더 짧은 시간안에 높은 경도를 얻을 수 있습니다.

 

5. 화염경화된 강재별 경도
재료(AISI) 담금질 방법별 일반적인 화염경화 경도(HRc)
공기 퀜칭 기름 퀜칭 물 퀜칭
일반 탄소강
1025-1035 33-50
1040-1050 52-58 55-60
1055-1075 50-60 58-62 60-63
1080-1095 55-62 58-62 62-65
1125-1137 45-55
1138-1144 45-55 52-57 55-62
1146-1151 50-55 55-60 58-64
침탄 탄소강
1010-1020 50-60 58-62 62-65
1108-1120 50-60 60-63 62-65
합금강
1340-1345 45-55 52-57 55-62
3140-3145 50-60 55-60 60-64
3350 55-60 58-62 63-65
4063 55-60 61-63 63-65
4130-4135 50-55 55-60
4140-4145 52-56 52-56 55-60
4147-4150 58-62 58-62 62-65
4337-4340 53-57 53-57 60-63
4347 56-60 56-60 62-65
4640 52-56 52-56 60-63
52100 55-60 55-60 62-64
6150 52-60 55-60
8630-8640 48-53 52-57 58-62
8642-8660 55-63 55-63 62-64
침탄 합금강
3310 55-60 58-62 63-65
4615-4620 58-62 62-65 64-66
8615-8620 58-62 62-65
마르텐사이트계 스테인레스강
410, 416 41-44 41-44
414, 431 42-47 42-47
420 49-56 49-56
440 55-59 55-59
주철(ASTM 등급)
CLASS 30 43-48 43-48
CLASS 40 48-52 48-52
CLASS 45010 35-43 35-45
50007, 53004, 60003 52-56 55-60
CLASS 80002 52-56 56-59 56-61
CLASS 60-45-15 35-45
CLASS 80-60-03 52-56 55-60