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4.1 침탄 (Carburizing)
침탄은 강철 부품의 표면층에 탄소를 침투시켜 그 경도와 마모 저항성을 증가시키는 열처리 과정입니다. 이 공정은 주로 저탄소강이나 중탄소강에 적용되며, 부품의 내부는 연성을 유지하면서 표면만을 경화시키고자 할 때 사용됩니다. 침탄은 자동차 산업, 항공우주, 기계 제조 등 다양한 분야에서 광범위하게 사용되는 중요한 표면 경화 기술 중 하나입니다.
1: 침탄의 원리
침탄 과정에서 강철 부품은 탄소가 풍부한 환경(가스, 액체, 고체)에서 고온으로 가열됩니다. 이 환경에서 탄소 원자들은 강철 표면에 침투하게 되며, 가열과 냉각 과정을 통해 표면층의 탄소 함량이 증가합니다. 이러한 탄소 증가는 표면의 경도와 마모 저항성을 크게 향상시킵니다.
2: 침탄 과정
- 가열: 강철 부품을 탄소가 풍부한 환경에서 900°C에서 950°C(1652°F에서 1742°F) 사이의 온도로 가열합니다.
- 침탄: 가열된 부품은 몇 시간 동안 이 온도에서 유지되며, 이 기간 동안 탄소 원자들이 표면에 침투합니다.
- 냉각: 침탄 처리된 부품은 빠르게 냉각되어, 표면층에 마르텐사이트를 형성시킵니다.
3: 침탄의 장점
- 마모 저항성 향상: 표면 경도의 증가로 부품의 마모 수명이 크게 개선됩니다.
- 피로 강도 증가: 표면 경화로 인해 부품의 피로 강도가 향상됩니다.
- 내부 연성 유지: 부품의 내부는 연성을 유지하므로 충격에 대한 저항성이 개선됩니다.
4: 응용 분야
- 자동차 산업: 변속기 기어, 드라이브 샤프트, 베어링 등의 부품에 널리 사용됩니다.
- 항공우주: 항공기 착륙 장치, 기어 박스 등의 고성능 부품 경화에 적용됩니다.
- 기계 제조: 고정밀 기어, 샤프트, 클러치 부품 등의 제조에 필수적입니다.
침탄은 고성능을 요구하는 부품의 표면 경도와 마모 저항성을 향상시키는 데 있어 효과적인 열처리 방법입니다. 이 공정은 제품의 수명을 연장하고, 전반적인 기계적 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.
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