KR20100115637A - Eco friendly nitrocarburizing process at high temperature - Google Patents

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KR20100115637A
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김영희
성장현
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동아대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: An environmentally-friendly high-temperature nitrocarburizing method is provided to reduce soot generation using a small amount of hydrocarbon gas besides ammonia and nitrogen. CONSTITUTION: An environmentally-friendly high-temperature nitrocarburizing method comprises steps of: loading a steel material into a furnace of 500~600°C and preheating the steel material while injecting inert gas, nitrocarburizing the steel material by maintaining it at 850~1100°C in the atmosphere of a mixed gas consisting of ammonia, hydrocarbon gas and nitrogen gas for 1~100 hours, and rapid-cooling the treated material.

Description

환경친화 고온 질화침탄 방법{Eco friendly nitrocarburizing process at high temperature}Eco friendly nitrocarburizing process at high temperature}

본 발명은 철강 소재를 오스테나이트 영역으로 가열하고 암모니아와 소량의 탄화수소 및 질소의 혼합가스를 사용하여 표면에 주된 경화원소인 질소와 부가적인 경화원소인 탄소를 흡착 및 확산시키고 그 후 급냉하는 친환경 고온 질화침탄 방법에 관한 것이다.The present invention is an environmentally friendly high temperature that heats a steel material to the austenite zone and adsorbs and diffuses nitrogen, which is the main hardening element, and carbon, which is an additional hardening element, on the surface using a mixture of ammonia, a small amount of hydrocarbons and nitrogen It relates to a nitriding method.

철 또는 철합금의 내마모성 및 피로강도의 향상을 위해 실시하는 표면개질 처리방법에는 대표적으로 탄소를 확산 침투시킨 후 급냉하는 침탄열처리 공정(Carburizing)과 탄소와 질소를 확산, 침투시키는 침탄질화공정 (Carbonitriding)이 있다. Surface modification treatment methods to improve the wear resistance and fatigue strength of iron or iron alloys are typically carburizing process by diffusing and infiltrating carbon and carbonitriding process by diffusing and infiltrating carbon and nitrogen. There is.

이 침탄열처리 및 침탄질화열처리는 탄소 및 질소를 함유한 매체에 따라 가스법, 플라즈마법, 염욕법, 진공법 등이 있는데, 그 중 가장 널리 사용되는 가스법은 탄화수소가스를 변성하여 제조한 흡열형 가스(RX 가스)에 인리치 가스(enrich gas)로 프로판, 메탄, 부탄 등을 소량 첨가하여 실시하거나, 메탄올-질소-탄화수소가스 또는 톨루엔, 벤젠 등의 탄화수소계 용액을 노 중에 적하하여 침탄분위기를 형성하여 침탄을 실시하며, 침탄질화 열처리는 910℃이상에서 침탄열처리한 후 850℃의 확산기에서 30분∼1시간 동안 5∼7%의 암모니아를 주입한다.The carburizing heat treatment and carburizing nitriding heat treatment include gas method, plasma method, salt bath method and vacuum method depending on the medium containing carbon and nitrogen, and the most widely used gas method is endothermic type produced by modifying hydrocarbon gas. A small amount of propane, methane, butane, etc. is added to the gas (RX gas) as an enrichment gas, or a hydrocarbon-based solution such as methanol-nitrogen-hydrocarbon gas or toluene or benzene is added dropwise to the carburizing atmosphere. Carburization is formed, and the carburization-nitriding heat treatment is performed by carburizing heat treatment at 910 ° C. or higher and injecting 5-7% ammonia for 30 minutes to 1 hour in a diffuser at 850 ° C.

이 침탄열처리는 880℃∼940℃의 고온에서 실시하여 표면에서는 주된 경화원소로서 0.8%∼1.0 wt.% 정도의 탄소가 고용된 마르텐사이트 조직으로 높은 표면경도를 얻고 경화깊이가 깊으며, 심부도 마르텐사이트 조직을 얻을 수 있으므로 우수한 내마모성과 고강도의 잇점이 있어 자동차 또는 산업기계의 동력전달용 기어등의 열처리공정으로 널리 적용되고 있다This carburizing heat treatment was carried out at a high temperature of 880 ° C to 940 ° C and the martensite structure containing about 0.8% to 1.0 wt.% Of carbon as the main hardening element was obtained on the surface to obtain high surface hardness and deep cure depth. Since martensitic structure can be obtained, it has the advantages of excellent wear resistance and high strength, and is widely applied to heat treatment processes such as power transmission gears of automobiles or industrial machines.

그러나 이러한 침탄 및 침탄질화공정에서는 흡열형 가스 또는 메탄올 분해에 의해 형성되는 가스가 사용가스 조성에 따라 40%이상의 일산화탄소를 함유하고 있어 이 가스가 로 밖으로 배기되어 연소되면서 지구온난화 가스인 이산화탄소로 변한다. 그러므로 가스 침탄 또는 가스 침탄질화는 다량의 이산화탄소를 발생하는 공정으로 환경친화적이지 못하다. However, in such carburizing and carburizing and nitriding processes, the gas formed by endothermic gas or methanol decomposition contains more than 40% of carbon monoxide, depending on the composition of the gas used. Therefore, gas carburization or gas carburization is a process that generates a large amount of carbon dioxide and is not environmentally friendly.

또, 도 1에 도시한 바와 같이, 가스 침탄법 및 침탄질화법은 침탄표면의 이상층 형성에 따라 내마모성이 낮아지거나 피로수명이 저하하는 문제가 있어 이를 제거해야 하는 번거로움이 있다. 또한 침탄부품은 사용 환경에 따라, 부품의 온도가 상승하는데 침탄열처리(침탄질화 포함)품은 고온템퍼링 연화 저항성이 낮아 고온에서 경도가 급격히 떨어지는 문제도 있다.In addition, as shown in Fig. 1, the gas carburizing method and the carburizing nitriding method have a problem in that abrasion resistance is lowered or fatigue life is lowered due to the formation of an abnormal layer on the carburized surface, which is troublesome to remove it. In addition, carburizing parts, depending on the use environment, the temperature of the parts rises, carburizing heat treatment (including carburization nitriding) has a problem that the hardness of the high temperature tempering softening resistance is low, the sharp drop at a high temperature.

한편, 가스 질화침탄(Gas nitrocarburizing) 또는 가스질화(Gas nitriding)는 피처리품을 Fe-N계의 A1 변태점(공석온도)인 590℃ 이하의 온도에서 주로 흡열형 가스, 질소, 암모니아 등의 혼합가스를 사용하여 표면에 질소 또는 질소와 탄소를 표면에 흡착 및 확산시키는 공정으로, 이 공정은 대부분의 철강 소재에 적용할 수 있고, 저온처리 공정이므로 급냉에 따른 상변화가 거의 없으므로 처리 후 치수변형이 적고 마찰계수가 낮은 이점이 있다. On the other hand, gas nitrocarburizing or gas nitriding is mainly performed at endothermic gas, nitrogen, ammonia, etc. at a temperature of 590 ° C. or lower, which is the A 1 transformation point (vacancy temperature) of Fe-N. A process that adsorbs and diffuses nitrogen or nitrogen and carbon on the surface by using a mixed gas. This process is applicable to most steel materials. Since it is a low temperature process, there is almost no phase change due to quenching. It has the advantage of low deformation and low coefficient of friction.

그러나 저온 공정이므로 질소 및 탄소의 확산깊이가 적고 심부는 마르텐사이트 변태가 일어나지 않으므로 경화가 잘 되지 않아, 표면경도는 Hv 600내외, 깊이 0.5㎛에서는 Hv 200∼300정도로, 고강도를 요구하는 부품에 적용하기에는 충분하지 않다. However, since it is a low temperature process, the diffusion depth of nitrogen and carbon is small and the martensite transformation does not occur at the core part, so it is hard to be hardened. The surface hardness is about Hv 600 and Hv 200 ~ 300 at depth of 0.5㎛, and it is applied to parts requiring high strength. Not enough to do it.

또한 이 기술은 강부품의 최표면의 철-질소 화합물층을 만드는 것으로, 이 화합물층의 박리의 문제가 있어 표면에 충격을 받을 가능성이 있는 용도로는 사용할 수 없다. 또한 침탄 소입이상으로 전 공정에서의 가공유나 방청유의 영향을 받아 질화불량이나 표면불량의 문제가 발생하기도 한다.Moreover, this technique makes the iron-nitrogen compound layer of the outermost surface of steel parts, and there exists a problem of peeling this compound layer, and it cannot use it for the use which may be impacted on the surface. In addition, the problem of nitriding or surface defect may occur due to the process oil or rust preventive oil in the whole process beyond carburizing hardening.

또한, 철강 부품을 상온 상태의 로 내에 장입하고 감압한 상태에서 600∼800℃로 가열한 후 암모니아 가스 또는 암모니아 가스와 질화에 악영향을 주지 않는 가스를 사용하여 표면에 질소를 흡착, 확산시키는 진공질화법이 알려져 있다. 이 방법은 가스 질화법 또는 가스 질화침탄에 비해 고강도를 얻을 수 있고 심부도 경화가 가능한 이점이 있으나, 질소 이외에 탄소에 의한 표면경화 효과를 얻을 수 없으며, 장치가 고가이며, 유지비용이 많이 들고 처리용량이 작은 단점이 있다.In addition, the vacuum material which charges and diffuses nitrogen on the surface by inserting steel parts into a furnace at room temperature and heating to 600-800 ° C. under reduced pressure, using ammonia gas or ammonia gas and a gas that does not adversely affect nitriding. Speech is known. This method has the advantage of obtaining high strength and hardening even in deeper parts compared to gas nitriding or gas nitriding, but it is impossible to obtain surface hardening effect by carbon other than nitrogen, and the apparatus is expensive, maintenance costs are high, and treatment is performed. The disadvantage is small capacity.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은, 오스테나이트 영역으로 가열된 소재의 표면에 질화침탄성 가스를 사용하여 질소 및 탄소를 흡착 및 확산시킨 후 급냉하여 표면 이상층이 없고 질소와 탄소의 고용강화 효과를 가지는 마르텐사이트 조직을 얻을 수 있어 높은 내마모성과 템퍼링 연화저항성 및 고강도 특성을 갖는 금속 소재의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and the present invention uses a nitriding-carburizing gas to adsorb and diffuse nitrogen and carbon on the surface of a material heated to an austenite region, and then rapidly cools the surface. An object of the present invention is to provide a martensite structure having an ideal layer and having a solid solution strengthening effect of nitrogen and carbon, and to provide a method for producing a metal material having high wear resistance, tempering softening resistance and high strength characteristics.

또한, 본 발명은, 암모니아 및 질소 외에 소량의 탄화수소 가스만을 사용하여 그을름 발생이 없고 종래의 가스 질화 또는 가스 질화침탄보다 고온처리를 통하여 피처리 소재의 표면이 활성화되어 전 공정의 영향을 거의 받지 않아 결과적으로 표면이 양호한 상태가 얻어지는 높은 내마모성과 템퍼링 연화저항성 및 고강도 특성을 갖는 금속 소재의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. In addition, the present invention, using only a small amount of hydrocarbon gas in addition to ammonia and nitrogen, there is no soot generation, and the surface of the material to be processed is activated through high temperature treatment than conventional gas nitriding or gas nitriding, which is hardly affected by the entire process. It is an object of the present invention to provide a method for producing a metal material having high wear resistance, tempering softening resistance, and high strength characteristics, as a result of which a good surface is obtained.

또한, 본 발명은, 폐가스중 다량의 이산화탄소를 배출하는 종래의 침탄열처리와는 달리 폐가스중 이산화탄소를 거의 포함하지 않고 표면경화 처리를 함으로써친환경 표면개질 공정을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an environment-friendly surface modification process by performing a surface hardening treatment with little carbon dioxide in the waste gas, unlike conventional carburizing heat treatment which discharges a large amount of carbon dioxide in the waste gas.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 철강소재를 열처리로 중에서 500℃∼600℃로 유지된 로에 장입하여 불활성가스를 주입하면서 예열하는 공정; 상기 철강소재를 질화침탄성 가스인 암모니아와 탄화수소가스 및 질소가스의 혼합가스 분위기의 850∼1100℃에서 1∼100시간 동안 유지하여 질화침탄 처리하는 공정; 이어서, 온도를 800∼880℃로 낮추고 동일한 로 내에서 1∼10시간동안 유지하여 확산열처리를 실시하는 공정; 및 상기 확산열처리가 종료된 소재를 급냉하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경친화 고온 질화침탄 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, the step of charging the steel material in the furnace maintained at 500 ℃ to 600 ℃ in a heat treatment furnace and preheating while injecting inert gas; Nitriding and carburizing the steel material by maintaining the steel material at a temperature of 850 to 1100 ° C. for 1 to 100 hours in a mixed gas atmosphere of ammonia, a nitrocarburizing gas, and a hydrocarbon gas and nitrogen gas; Subsequently, the step of lowering the temperature to 800 to 880 ° C and maintaining the same furnace for 1 to 10 hours to perform diffusion heat treatment; And it provides an environmentally friendly high temperature nitriding carburizing method comprising the step of quenching the material in which the diffusion heat treatment is complete.

본 발명은 철강소재를 500℃∼600℃로 유지된 로에 장입하여 질소가스를 주입하면서 1∼5시간 동안 예열한 후 질화침탄성 가스인 암모니아와 소량의 탄화수소가스 및 질소가스의 혼합가스를 도입하면서 850∼1100℃의 오스테나이트 영역으로 승온하고 이 온도범위의 어느 일정온도를 유지한 채로 1∼100시간 동안 피처리품중에 주된 경화원소인 질소농도가 0.05∼1.0% 의 범위가 되도록 제어하면서 질화침탄을 실시하고 다시 온도를 800∼ 880℃로 낮추고 처리소재 조성에 따라 어느 일정온도를 유지한 채로 1∼10시간동안 질소와 탄소의 확산열처리를 실시한 후 급냉하는 단계로 구성된다.The present invention charges the steel material in the furnace maintained at 500 ℃ to 600 ℃ and preheated for 1 to 5 hours while injecting nitrogen gas while introducing a mixed gas of ammonia, a nitrocarburizing gas and a small amount of hydrocarbon gas and nitrogen gas Nitrocarburizing while controlling the temperature to be in the austenite region at 850 to 1100 ° C and controlling the nitrogen concentration, which is the main hardening element, to be in the range of 0.05 to 1.0% in the workpiece for 1 to 100 hours while maintaining a certain temperature of this temperature range. After the temperature is lowered to 800 to 880 ° C., and subjected to diffusion heat treatment of nitrogen and carbon for 1 to 10 hours while maintaining a certain temperature according to the composition of the treated material, it is quenched.

본 발명은 소재 전체를 오스테나이트의 단일 영역까지 가열하고 고온에서 질소와 탄소원자의 높은 확산계수를 이용하여 주된 경화원소인 질소와 부가적인 경화원소인 탄소원자를 충분히 확산시키고, 이후 이 보다 낮은 온도에서 균열처리 및 표면의 질소농도를 제어하여 급냉함으로서 표면은 주된 경화원소인 질소와 부가적인 경화원소인 탄소의 고용강화와 마르텐사이트 변태에 의하고, 심부는 마르텐사이트 변태에 의해 높은 내마모성과 질소고용에 의한 높은 템퍼링 연화저항성 및 고강도 특성을 갖는 철강소재를 제공할 수 있으며, 처리공정에서 이산화탄소가 거의 발생하지 않는 친환경 질화침탄 공정이다. The present invention heats the entire material to a single region of austenite and uses a high diffusion coefficient of nitrogen and carbon atoms at high temperatures to sufficiently diffuse nitrogen and carbon atoms, which are the main hardening elements, and then crack at lower temperatures. By treating and quenching the nitrogen concentration of the surface, the surface is made by solid solution strengthening and martensitic transformation of nitrogen as the main hardening element and carbon as the additional hardening element, and the core is high due to high wear resistance and high nitrogen employment due to the martensite transformation. It is possible to provide a steel material having tempering softening resistance and high strength characteristics, and is an environmentally friendly nitride carburizing process in which carbon dioxide is hardly generated in the treatment process.

또한 본 발명은 박리 가능성이 있는 화합물층을 형성하지 않으므로 충격을 받을 가능성이 있는 부품에도 적용할 수 있고, 더욱이 표면 이상층이 형성되지 않으므로 이를 제거해야 하는 번거로움이 없다. In addition, the present invention does not form a compound layer that can be peeled off, so that the present invention can also be applied to a part that is likely to be impacted. Furthermore, since the surface abnormality layer is not formed, there is no need to remove it.

또 암모니아 및 질소외에 미량의 탄화수소 가스만을 사용하므로 그을름 발생이 없고, 가스 질화 또는 가스 질화침탄보다 고온처리이므로 피처리 소재의 표면이 활성화되어 전 공정의 영향을 거의 받지 않아 결과적으로 표면이 양호한 철강소재를 제공할 수 있다.In addition, since only a small amount of hydrocarbon gas is used in addition to ammonia and nitrogen, there is no soot, and since it is treated at a higher temperature than gas nitriding or gas nitriding, the surface of the material to be treated is activated and hardly affected by the entire process. Material can be provided.

따라서 본 발명은 충분히 높은 표면경도의 질화침탄 소입품을 제공하고, 철 또는 철합금의 피처리품, 특히 탄소 함유량이 0.45 wt.% 이하의 철 또는 철합금의 피처리품에 화합물층 발생이 없고, 보다 단시간에 질소 및 탄소의 침투처리를 행하여 종래의 질화 처리나 침탄질화 처리 등에 의한 경우보다 충분히 높은 경도의 경화층을 가지므로 경제적인 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention thus provides a sufficiently high surface hardness nitride-carburized quenched product, free of iron or iron alloys, in particular no carbon or iron alloys of 0.45 wt. The penetrating treatment of nitrogen and carbon in a shorter time has a hardened layer of sufficiently high hardness than in the case of the conventional nitriding treatment, carburizing or nitriding treatment, etc., thereby providing an economical manufacturing method.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above, the present invention provides the following effects.

첫째, 본 발명의 공정은 고온처리 공정으로 표면에는 질소 및 탄소가 고용되어 형성된 마르텐사이트 조직으로 되어 표면경도가 높으며, 질소와 탄소의 확산침투에 의해 충분한 경화깊이를 얻을 수 있으며 심부도 마르텐사이트의 단일상이 나타나므로 고강도 소재의 제공이 가능하다.First, the process of the present invention is a high temperature treatment process is a martensite structure formed by the solid solution of nitrogen and carbon on the surface, the surface hardness is high, and sufficient hardening depth can be obtained by diffusion penetration of nitrogen and carbon, the core part of the martensite Since a single phase appears, it is possible to provide a high strength material.

둘째, 주된 표면경화 원소인 질소의 템퍼링 연화저항성의 향상으로 고온에서 장시간 사용하여도 고강도를 유지하는 소재의 제공이 가능하다.Second, it is possible to provide a material that maintains high strength even when used at a high temperature for a long time by improving tempering softening resistance of nitrogen, which is a major surface hardening element.

셋째, 예열 또는 처리중 미량의 산소 또는 수분에 의해 형성된 탈탄 또는 산화층이 탄화수소 가스에 의해 다시 복탄되거나 암모니아 분해에 의해 생성된 수소에 의해 다시 환원되므로 가스 침탄열처리에서와 같은 표면 이상층이 발생하지 않는다.Third, the decarburized or oxidized layer formed by traces of oxygen or moisture during preheating or treatment is reduced again by hydrocarbon gas or by hydrogen produced by ammonia decomposition, so that no surface abnormality layer as in gas carburizing heat treatment occurs. .

넷째, 종래의 가스 침탄열처리에 비해 배기가스 중 지구온난화의 원인이 되는 이산화탄소의 양이 극히 적어 친환경적인 표면개질 공정을 제공한다.Fourth, compared with the conventional gas carburizing heat treatment, the amount of carbon dioxide which causes global warming in the exhaust gas is extremely small, thereby providing an environment-friendly surface modification process.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

먼저, 피처리물(소재)을 500℃∼600℃로 유지된 로에 장입하여 불활성가스를 주입하면서 1∼5시간 동안 예열한다. 예열시 재료의 두께, 즉 질량효과와 피처리물의 장입량에 따라 처리시간이 결정되며, 처리온도는 이 범위의 온도에서 소재의 상변태가 없으므로 내외부가 균일하게 가열되도록 하여 열적 변형을 최소화하고 또한 그 이상의 온도에서 가열시 변태에 의한 변형을 줄이기 위한 적정의 온도이다. First, the to-be-processed material (material) is charged to a furnace maintained at 500 ° C to 600 ° C and preheated for 1 to 5 hours while injecting an inert gas. During preheating, the treatment time is determined by the thickness of the material, that is, the mass effect and the amount of material to be treated.The processing temperature does not cause the phase transformation of the material at this temperature, so that the inside and outside are uniformly heated to minimize thermal deformation. It is the proper temperature to reduce deformation by transformation when heated at temperature.

예열시간은 피처리물의 두께 1인치당 30분∼1시간으로 하는 것이 좋다. 이때 산화를 방지하기 위하여 바람직하기로는,질소가스를 주입한다.The preheating time is preferably 30 minutes to 1 hour per inch of thickness of the workpiece. In this case, in order to prevent oxidation, nitrogen gas is preferably injected.

이후 850℃∼1100℃의 소정의 질화침탄 온도로 승온시키는데, 이때 질화침탄성 가스를 로내에 주입한다. 질화침탄성 가스는 상기 850℃∼1100℃ 에서의 질화침탄시 사용하는 가스와 동일 조성의 가스 또는 다른 조성의 가스를 사용하여도 무방하다.Thereafter, the temperature is raised to a predetermined nitriding carburization temperature of 850 ° C to 1100 ° C, and a nitriding carburizing gas is injected into the furnace. The nitride carburizing gas may be a gas having the same composition or a gas having a different composition from that used for the nitride carburizing at 850 ° C to 1100 ° C.

이후, 850℃∼1100℃의 어느 일정 온도에서 질화침탄성 가스를 주입하면서 1 ∼100시간 동안 질화침탄을 실시한다. 질화침탄 온도를 850∼1100℃로 제한하는 것은 질소와 탄소의 확산속도와 관계가 있다. Subsequently, nitriding is carried out for 1 to 100 hours while injecting a nitrocarburizing gas at a predetermined temperature of 850 ° C to 1100 ° C. Limiting the nitrification temperature to 850-1100 ° C is related to the diffusion rates of nitrogen and carbon.

즉, 처리온도가 높을수록 단시간에 높은 경도와 충분한 경화깊이를 얻을 수 있다. 그러나 이보다 온도가 높으면, 암모니아의 분해속도가 너무 커서 질소원자의 공급원이 적어지고, 또한 오스테나이트의 결정립이 조대화되어 강도 및 피로강도가 낮아질 수 있다. 반면에, 이보다 온도가 낮으면 질화침탄에 소요되는 시간이 지나치게 길어지는데 이러한 것을 고려하여, 바람직하게는 930℃ 내외에서 처리하는 것이 좋다. That is, the higher the treatment temperature, the higher the hardness and the sufficient curing depth can be obtained in a short time. However, if the temperature is higher than this, the decomposition rate of ammonia is so large that the source of nitrogen atoms is small, and the grains of austenite are coarsened, which may lower the strength and fatigue strength. On the other hand, if the temperature is lower than this, the time required for nitriding and carburizing is excessively long. In consideration of this, it is preferable to treat it at about 930 ° C.

또 질화침탄 시간의 하한치를 1 시간으로 제한하는 이유는 중량 및 부피가 작은 소물을 처리할 경우에 최소한 1시간의 처리시간이 요구되며, 이보다 처리시간이 짧으면 충분한 경화깊이를 얻을 수 없기 때문이며, 상한치를 100시간으로 하는 이유는 그 이상의 열처리 시간에서 얻는 침탄깊이가 2.5mm 이상 요구되지 않기 때문이다.In addition, the lower limit of the nitrification time is limited to 1 hour because at least 1 hour of treatment time is required when treating small weights and small volumes, and if the treatment time is shorter, sufficient curing depth cannot be obtained. The reason for making 100 hours is that the carburizing depth obtained at the heat treatment time longer than 2.5 mm is not required.

상기 질화침탄성 가스 조성으로는 암모니아 가스는 20∼95%, 탄화수소는 2∼10%로 하고, 나머지는 질소가스로 한다. 탄화수소 가스의 비율이 이보다 낮을 경우 침탄에 필요한 탄소원자의 충분한 공급이 이루어지지 않아 표면경도가 낮아질 수 있으며, 이 보다 높을 경우 그을름(soot) 이 발생할 수 있다. As said nitriding-carburizing gas composition, ammonia gas is 20 to 95%, hydrocarbon is 2 to 10%, and the remainder is nitrogen gas. If the ratio of the hydrocarbon gas is lower than this, the surface hardness may be lowered due to insufficient supply of carbon atoms required for carburization, and soot may occur if higher than this ratio.

이때 탄화수소 가스로는 프로판(C3H8), 메탄(CH4), 에틸렌(C2H4), 아세틸렌(C2H2), 부탄(C4H10) 또는 에탄(C2H6) 등의 가스를 사용할 수 있다. In this case, as the hydrocarbon gas, propane (C 3 H 8 ), methane (CH 4 ), ethylene (C 2 H 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), butane (C 4 H 10 ) or ethane (C 2 H 6 ) Gas can be used.

상기 질화침탄성 가스는 피처리물의 요구 특성에 따라 피처리품중에 0.05∼1.0 wt.% 의 농도로 질소를 확산시키도록 제어하면서 도입한다. 피처리물에 이같은 결과를 생기게 하기 위한 로내 질화침탄성 가스의 도입방법은 실험적, 경험적으로 정할 수 있다. The nitriding-carburizing gas is introduced while controlling to diffuse nitrogen in the concentration of 0.05-1.0 wt.% In the workpiece, depending on the required characteristics of the workpiece. The method of introducing the nitriding-carburizing gas in the furnace to produce such a result in the workpiece can be determined experimentally and empirically.

기본적으로는 얻어진 피처리물에 대한 처리결과로부터 피드백해서 로내에 질화침탄성 가스의 도입방법을 결정한다. 열처리로의 타입마다 몇가지 패턴을 작성해두고 이것을 표준으로 하여 질화침탄성 가스의 도입방법을 잠정적으로 결정하고, 그 처리결과로부터 미세조정하는 것이 좋다.Basically, it feeds back from the process result about the to-be-processed object, and determines the introduction method of nitrocarburizing gas in a furnace. It is advisable to prepare several patterns for each type of heat treatment furnace and to temporarily determine the introduction method of nitrocarburizing gas, and to fine-tune the results of the treatment.

또는 로내 상태의 검출가능한 여러 지표를 기준으로 정하여 수행할 수도 있다. 예를 들면, 로내에 잔류하는 미분해 잔류 암모니아의 농도를 검출하거나, 혹은 가스 크로마토그래피를 이용하여 로내 가스성분을 검출하고, 이들 각각의 농도의 경우에 피처리물에 생기는 처리결과로부터 피드백해서 상기 질화침탄성 가스의 도입방법을 결정하는 것도 가능하다.Alternatively, the detection may be performed based on various detectable indicators of the furnace state. For example, the concentration of undecomposed residual ammonia remaining in the furnace is detected, or gas components in the furnace are detected using gas chromatography, and the respective concentrations are fed back from the treatment result generated in the object to be processed. It is also possible to determine the method of introducing the nitrocarburizing gas.

또 장입 피처리물의 양, 그 형태, 로의 크기 등을 고려하여 단위 시간당 도입되는 도입 양을 적절하게 설정하거나, 거기에 질화침탄 시간이나 온도를 조정하여 보조적인 제어도 가능하다.In addition, in consideration of the amount of the material to be loaded, its shape, the size of the furnace, and the like, the amount of introduction introduced per unit time is appropriately set, or the nitriding and carburizing time or temperature can be adjusted therein to assist auxiliary control.

본 발명의 질화침탄에서는 예열 또는 처리중 미량의 산소 또는 수분에 의해 형성된 탈탄층이 일산화탄소 가스에 의해 다시 복탄되고 산화층이 암모니아 분해에 의해 생성된 수소에 의해 다시 환원되므로, 도 2에 도시한 바와 같이, 표면의 미세조직을 관찰한 결과 가스 침탄열처리에서와 같은 표면 이상층이 발생하지 않는다.In the carburizing nitride of the present invention, the decarburized layer formed by the trace amount of oxygen or moisture during preheating or treatment is recoagulated by carbon monoxide gas and the oxide layer is reduced again by hydrogen generated by ammonia decomposition, as shown in FIG. 2. As a result of observing the microstructure of the surface, the surface abnormality layer as in gas carburization heat treatment does not occur.

상기 850∼1100℃에서 처리 후 바로 급냉하여도 무방하나 이러한 고온에서 급냉하면 잔류 오스테나이트가 지나치게 많이 생성되어 최표면 경도가 낮아지거나 치수변형이 커질 수 있으므로 다시 온도를 800∼880℃로 낮추면서 1∼10 시간동안 질소와 탄소의 확산열처리를 실시하여 최표면에서의 질소와 탄소의 농도를 조절하고, 소재 전체를 균일한 온도로 한 후 급냉하는 것이 바람직하다. Although it may be quenched immediately after the treatment at 850 to 1100 ° C., when quenched at such a high temperature, too much residual austenite may be generated to lower the maximum surface hardness or increase the dimensional deformation, thereby lowering the temperature to 800 to 880 ° C. 1 It is preferable to carry out diffusion heat treatment of nitrogen and carbon for ˜10 hours to control the concentration of nitrogen and carbon at the outermost surface, and to quench the entire material to a uniform temperature.

즉, 피처리품의 변형을 작게 하고, 잔류 오스테나이트 양을 제어하기 위해 그 온도를 소입가능한 최저온도인 800∼880℃까지 낮추어 균열처리한 다음 급냉하는 데, 바람직하게는 850℃ 내외에서 처리하는 것이 좋다.That is, in order to reduce the deformation of the workpiece and to control the amount of retained austenite, the temperature is lowered to 800 to 880 ° C, the lowest possible quenching temperature, and then subjected to quenching, preferably to be treated at about 850 ° C. good.

이때에 피처리품 중에 주된 경화원소인 질소를 0.05∼1.0 wt.% 의 농도로 확산시키도록 제어하면서 가스를 도입하는데 800∼880℃에서의 질소 및 침탄확산시 사용하는 가스는 요구되는 특성에 따라 850∼1100℃ 에서 질화침탄시 사용하는 가스와 동일 조성의 가스를 사용하는 것이 경제적 관점에서 바랍직하지만, 상기 목적을 달성할 수 있으면 다른 조성의 가스를 사용하여도 무방하다.At this time, the gas is introduced while controlling nitrogen to be diffused to a concentration of 0.05 to 1.0 wt.%, Which is the main hardening element, in the product to be treated. Although it is desirable to use a gas having the same composition as the gas used for nitriding and carburizing at 850 to 1100 ° C from an economical point of view, a gas having a different composition may be used as long as the above object can be achieved.

냉각은 질소가스 또는 불활성 가스를 노내에 주입하여 가스냉각하거나 소재를 로에서 꺼내어 물이나 기름 혹은 적당한 폴리머 소입액을 물에 혼합하여 구성한 냉각 매체를 사용하여 냉각할 수도 있다. Cooling may be carried out by injecting nitrogen gas or inert gas into the furnace for gas cooling or by using a cooling medium composed of water, oil or a suitable polymer quench liquid mixed with water by taking the material out of the furnace.

본 발명의 질화침탄 소입품의 제조방법에 의하면, 질화침탄 처리의 시간을 조절한다고 하는 극히 간단한 조작으로 피처리품에 대한 질소와 탄소의 침투깊이를 자유로이 조절할 수 있다. According to the manufacturing method of the nitriding-carburized article of the present invention, the penetration depth of nitrogen and carbon to the to-be-processed article can be freely controlled by the extremely simple operation of adjusting the time of nitriding-carburizing process.

또 질화침탄 온도를 상기 범위로 제어하고, 또 질화침탄성 가스의 도입을 상 기와 같이 제어하여 두꺼운 질소 확산층을 생성시키므로, 긴 처리시간을 필요로 하더라도, 불필요한 화합물층을 발생시키지 않는다. In addition, since the nitriding carburization temperature is controlled in the above range and the introduction of the nitriding carburizing gas is controlled as described above to generate a thick nitrogen diffusion layer, an unnecessary compound layer is not generated even if a long treatment time is required.

또 질화침탄 시간의 제어와 더불어 상기 온도범위 내로 질화침탄 온도를 조절하여 보다 효율적으로 질소와 탄소의 침투깊이를 제어할 수 있다.In addition to controlling the nitriding time, it is possible to more efficiently control the penetration depth of nitrogen and carbon by adjusting the nitriding temperature within the temperature range.

질화침탄 처리를 거쳐 생성된 질소의 확산영역은 Fe-C계 강의 오스테나이트화 온도에 비해 그 온도영역이 130℃정도 낮고, 또 질소의 확산영역인 Ms 점은 침탄소입에 비해 높고 소입성이 좋다. 또 소입온도를 조절하여 피처리품 전체 또는 질화침탄에 의해 생기는 질소의 확산층만을 마르텐사이트화하거나 필요한 깊이와 경도의 경화층을 얻을 수 있다. The nitrogen diffusion produced through the nitriding and carburizing treatment is 130 ° C lower than the austenitic temperature of Fe-C steel, and the Ms point, which is the diffusion diffusion of nitrogen, is higher than that of carburized carbon and has good hardenability. . In addition, by adjusting the quenching temperature, it is possible to martensite only the whole of the workpiece or the diffusion layer of nitrogen produced by nitriding, or to obtain a cured layer having a necessary depth and hardness.

따라서 본 발명에 의하면, 피처리품의 표층에는 Hv700이상의 질소 마르텐사이트를 생성시키고 심부까지 또는 필요한 깊이까지 마르텐사이트를 형성시키는 것에 의해 높은 내마모성 및 고강도의 소재를 만들 수 있으며, 표층에는 이상층이 형성되지 않는다.  Therefore, according to the present invention, by producing nitrogen martensite of Hv700 or more in the surface layer of the workpiece and forming martensite up to the core portion or the required depth, a material of high wear resistance and high strength can be made, and no abnormal layer is formed on the surface layer. Do not.

또 앞서 설명한 바와 같이, 질화침탄 처리를 거쳐 생성된 질소의 확산영역은 오스테나이트화 온도범위가 Fe-C계 강의 그것보다 낮으므로 소입온도가 저하하고, 결과적으로 소입변형의 감소에 기여하게 된다.In addition, as described above, in the diffusion region of nitrogen produced through nitriding and carburizing, the austenitization temperature range is lower than that of Fe-C steel, so that the quenching temperature decreases, consequently contributing to the reduction of quenching strain.

종래의 침탄질화 열처리에서는 탄소가 주된 경화원소이며, 질소는 부가적인 경화인데 비해 본 발명에 따른 고온 오스테나이트 질화침탄에서는 질소가 주된 경화원소이며 탄소가 부가적인 경화원소이다 In the conventional carburizing nitriding heat treatment, carbon is the main hardening element, while nitrogen is the additional hardening element, whereas in the high temperature austenite nitride carburizing according to the present invention, nitrogen is the main hardening element and carbon is the additional hardening element.

본 발명에 따라 얻어지는 질소함유 마르텐사이트 조직은 침탄열처리에서 얻 어지는 탄소함유 마르텐사이트에 비해 템퍼링 연화저항성이 높아 고온에서 장시간 유지하여도 고강도를 유지할 수 있어 고속주행시 온도가 400℃ 정도까지 상승하는 자동차 변속기용 기어에 사용하면 좋다.Nitrogen-containing martensite structure obtained in accordance with the present invention has a higher temper softening resistance than carbon-containing martensite obtained in carburizing heat treatment, so that it can maintain high strength even at high temperature for a long time, so that the temperature rises to about 400 ° C during high-speed driving. It is good to use for a gear.

상기 질화침탄 처리를 실시하는 열처리로는 핏트형로, 실드 켄치 로(sealed quench furnace), 유동상로 또는 연속로를 적용할 수 있지만, 상기 질화침탄 조건을 만족시킬 수 있으면 특별히 이들 로에 제한되지는 않는다.The heat treatment furnace for the nitriding carburizing treatment may be a fit furnace, a sealed quench furnace, a fluidized bed furnace or a continuous furnace, but is not particularly limited to these furnaces as long as the nitriding carburizing conditions are satisfied. Do not.

질화침탄 처리시 가스조성으로는 암모니아 가스는 20∼95%, 탄화수소는 2∼10%로 하고 나머지는 질소가스로 한다.In the case of nitrification, the composition of gas is 20 to 95% for ammonia, 2 to 10% for hydrocarbon, and nitrogen gas for the rest.

종래의 침탄열처리시 주입가스 중 일산화탄소의 비율이 40% 범위인데 비해, 본 발명에 의한 가스조성에서는 전체 주입가스중 탄화수소의 비율은 최대 10% 미만으로서 배기가스중 이산화탄소의 농도는 극히 적다. In the conventional carburizing heat treatment, the ratio of carbon monoxide in the injection gas is in the range of 40%, whereas in the gas composition according to the present invention, the ratio of hydrocarbons in the entire injection gas is less than 10%, and the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas is extremely small.

예를 들면, 935℃로 유지되고 있는 직경 500Φ, 높이 1000mm 의 피트형 열처리로에, 총유량이 2.6m3/hr.이며 90% 암모니아, 5% 질소, 5% 프로판인 혼합 가스(부피%)를 주입하면서 배기가스의 성분을 가스 크로마토그래피를 이용하여 분석한 결과, 표 1에 도시한 바와 같이, 이산화탄소 농도는 0.02% 정도에 불과한 것으로 나타났다.For example, in a pit-type heat treatment furnace with a diameter of 500Φ and a height of 1000 mm held at 935 ° C., a mixed gas (volume%) having a total flow rate of 2.6 m 3 / hr., 90% ammonia, 5% nitrogen, and 5% propane. As a result of analyzing the components of the exhaust gas using gas chromatography while injecting, as shown in Table 1, the carbon dioxide concentration was only about 0.02%.

(vol.%)(vol.%) 성분ingredient 수소Hydrogen 산소Oxygen 질소nitrogen 일산화탄소carbon monoxide 이산화탄소carbon dioxide 수분moisture 프로판Propane 함량(%)content(%) 70.749470.7494 0.1240.124 25.6125.61 1.17321.1732 0.02140.0214 0.20380.2038 0.21390.2139

본 발명에 의한 질화침탄은 피처리품의 전체에 질소를 확산시키도록 비교적 장시간 질화침탄처리를 하는 경우에도 표층에는 박리가능성이 있는 화합물층이나 표면 이상층이 형성되지 않으며, 피처리품의 소입으로 얻어지는 경도를 충분히 높일 수 있다.According to the present invention, in the case of nitriding for a relatively long period of time, in order to diffuse nitrogen into the entire workpiece, the surface layer does not form a compound layer or a surface abnormality that may be peeled off. It can raise enough.

따라서 질화침탄 가스의 도입 방법 및 질화침탄온도를 각각 상기 소정의 조건 또는 범위로 결정한 후, 이들에 따라 결정되는 질소와 탄소의 침투속도를 전제로 질화침탄 시간을 설정하는 것으로, 질소와 탄소의 침투 깊이를 자유로이 설정할 수 있다. Therefore, after determining the introduction method and nitriding temperature of nitrification carburizing gas under the predetermined conditions or ranges, the nitriding time is set based on the penetration rate of nitrogen and carbon determined accordingly. Depth can be set freely.

또 각 조건내의 질화침탄 가스의 도입방법 또 상기 범위의 질화침탄 온도에서의 처리로 하면, 질소와 탄소의 침투확산이 고속으로 가능하므로, 4시간 처리로 1mm, 8시간 처리로 1.5mm의 유효경화 깊이를 각각 얻을 수 있다. 또 피처리품이 3∼4mm 정도의 두께의 소재일 때, 그 심부까지의 침탄확산이 요구되는 경우에도 단시간에 가능하다.In addition, the introduction method of nitrocarburizing gas in each condition and the treatment at the nitriding carburizing temperature in the above range enable the diffusion and penetration of nitrogen and carbon at a high speed. Depth can be obtained respectively. In addition, when the workpiece is a material having a thickness of about 3 to 4 mm, even when carburizing diffusion to the core portion is required, it is possible in a short time.

소입대상인 피처리품의 소재로는 철 또는 여러 철합금이 가능한데, 특히 탄소 함유량이 0.45% 이하의 철합금이 적당하며, 알루미늄이나 크롬 또는 규소나 니켈 등이 포함되지 않아도 문제는 없다. 크롬 등을 함유하는 고가 소재도 그 대상으로 할 수 있는데 본 발명은 저렴한 철재 또는 저탄소강을 사용하여 고가인 크롬등을 함유하는 합금강을 사용한 것과 동일한 표면경도를 얻을 수 있는 점이 특징이다.Iron or various iron alloys can be used as the material of the workpiece to be hardened. In particular, an iron alloy having a carbon content of 0.45% or less is suitable, and there is no problem even if aluminum, chromium, silicon or nickel are not included. An expensive material containing chromium or the like may also be used as the object. The present invention is characterized by obtaining the same surface hardness as using an alloy steel containing expensive chromium or the like by using inexpensive iron or low carbon steel.

(실시예 1)(Example 1)

SCM415 및 SCr420HB소재를 550℃로 유지되고 있는 직경 500mmφ, 높이 1000mm인 피트형 로에 장입하고 질소를 시간당 1㎥ 를 주입하면서 2시간 동안 예열한 후, 총유량 2.0m3/hr, 88% 암모니아, 6.5% 부탄, 나머지는 질소로 하는 공정가스(부피%로, 이하 같다)를 주입하면서, 920℃에서 3.5시간 질화 침탄처리하고, 이어서 850℃에서 1.5시간 동안 확산처리후 유냉한 고온 질화침탄 소재와 SCr420HB소재를 상기와 동일로에서 총유량은 시간당 1.8㎥, 가스조성은 일산화탄소 23.7%, 수소 31.7%, 프로판 1.0%, 나머지는 질소인 침탄성 가스분위기에서 930℃에서 3시간 침탄열처리 및 2시간 동안 확산열처리를 실시한 후 유냉하여 얻은 소재의 표면경도분포를 비교한 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 유효경화깊이(Hv 550기준)가 침탄열처리품(종래 제품)은 0.42mm인데 비해, 본 발명의 고온질화침탄 처리소재는 0.81mm로 본 발명의 고온 질화침탄품의 유효경화깊이가 우수하다는 것을 알 수 있었다.The SCM415 and SCr420HB materials were charged into a pit furnace with a diameter of 500 mmφ and a height of 1000 mm maintained at 550 ° C., and preheated for 2 hours while injecting nitrogen at 1 m 3 per hour, followed by a total flow rate of 2.0 m 3 / hr, 88% ammonia, 6.5 Nitrogen carburizing treatment at 920 ° C. for 3.5 hours while injecting a process gas (% by volume), which is% butane and the remainder, followed by diffusion treatment at 850 ° C. for 1.5 hours, followed by oil-cooled high-temperature nitride carburizing material and SCr420HB In the same furnace as above, the total flow rate was 1.8㎥ per hour, gas composition was 23.7% carbon monoxide, 31.7% hydrogen, 1.0% propane, and the rest was nitrogen-carburized heat treatment for 3 hours at 930 ° C and diffusion for 2 hours. As a result of comparing the surface hardness distribution of the material obtained by heat-cooling after heat treatment, as shown in Fig. 4, the effective hardening depth (based on Hv 550) was 0.42 mm for the carburized heat treated product (previous product), nitrification Tan treatment material could be seen that the effective hardening depth of product high temperature carburizing nitriding of the present invention to 0.81mm excellent.

(실시예 2)(Example 2)

S20C, SCM415 및 SCr420HB소재를 550℃로 유지되고 있는 직경 500mmφ, 높이 1000mm인 피트형 로에 장입하고 질소를 시간당 1㎥ 를 주입하면서 1.5시간동안 예열한 후, 총유량 2.3m3/hr, 85% 암모니아, 7% 에틸렌, 나머지는 질소로 하는 공정가스를 주입하면서, 930℃에서 3.5시간 질화 침탄처리하고, 이어서 850℃에서 1.0시간 동안 확산처리후 수냉한 고온 질화침탄 소재와 SCM420 소재를 총유량은 시간당 2.0㎥, 가스조성은 일산화탄소 25%, 수소 30%, 프로판 0.8%, 나머지는 질소인 침탄성 가스분위기에서 930℃에서 3시간 침탄열처리, 1.5시간 동안 확산열처리를 실시한 후 유냉하여 얻은 소재의 템퍼링 온도별로 경도를 비교한 결과, 도 5에 나타낸 것과 같이, 모든 템퍼링 온도에서 본 발명의 고온질화품의 경도가 높았으며, 이로부터 본 발명의 고온 질화침탄품의 템퍼링 연화저항성이 우수함을 알수 있었다.The S20C, SCM415 and SCr420HB materials were charged into a pit furnace with a diameter of 500 mmφ and a height of 1000 mm maintained at 550 ° C, and preheated for 1.5 hours while injecting 1 m 3 of nitrogen per hour, followed by a total flow rate of 2.3 m 3 / hr, 85% ammonia , Nitrogen carburization treatment at 930 ° C for 3.5 hours while injecting process gas with 7% ethylene and the rest, followed by diffusion treatment at 850 ° C for 1.0 hour, followed by water-cooled high-temperature nitrided carburizing material and SCM420 material. 2.0㎥, gas composition: carbon monoxide 25%, hydrogen 30%, propane 0.8%, the rest is nitrogen carburizing gas atmosphere at 3 hours by carburizing heat treatment at 930 ℃ for 3 hours, diffusion heat treatment for 1.5 hours, the tempering temperature of the material obtained by cooling the oil As a result of comparing the hardness, the hardness of the high temperature nitride product of the present invention was high at all tempering temperatures, as shown in FIG. 5, and from this, the tempering softening resistance of the high temperature nitride carburized product of the present invention. It was found that the sex is excellent.

(실시예3)Example 3

SCr420HB 소재를 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 처리한 고온 질화침탄품과 종래의 방법으로 얻은 침탄 열처리품을 롤러 피팅 마모시험기(KOMATSU社, RPT 201모델)를 사용하여 오일온도 50℃, 1000rpm의 조건으로 피팅 발생시까지의 회전수를 측정한 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고온 질화침탄품이 하중에 따라 최소 20%이상 높은 것으로 나타나, 본 발명의 고온 질화침탄품이 종래의 침탄품에 비해 20% 이상의 높은 하중에서도 동일한 내구수명을 가지고 있음을 알수 있다.The high temperature nitride carburized product obtained by treating the SCr420HB material under the same conditions as in Example 1 and the carburized heat treated product obtained by the conventional method were subjected to an oil temperature of 50 ° C. and 1000 rpm using a roller fitting wear tester (KOMATSU, RPT 201 model). As a result of measuring the rotation speed until the occurrence of fitting, the high temperature nitride carburized product of the present invention was found to be at least 20% higher according to the load, as shown in FIG. It can be seen that it has the same endurance life even under 20% higher load.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by means of a limited embodiment, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art and the technical spirit of the present invention. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

도 1은 종래의 침탄열처리에 의해 표면 이상층이 나타나는 것을 보여주는 광학현미경 사진이다.Figure 1 is an optical micrograph showing that the surface abnormal layer appears by the conventional carburizing heat treatment.

도 2는 본 발명의 방법에 의한 표면조직을 나타내는 광학현미경 사진이다.Figure 2 is an optical micrograph showing the surface texture by the method of the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 표면개질 공정의 일예를 나타낸 것이다.Figure 3 shows an example of the surface modification process according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 얻어지는 처리소재의 표면경도 변화를 종래의 것과 비교하여 함께 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the surface hardness change of the treated material obtained according to the present invention in comparison with the conventional one.

도 5는 본 발명에 따라 얻어지는 처리소재의 템퍼링 온도에 대한 경도변화를 종래의 것과 비교하여 함께 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the hardness change with respect to the tempering temperature of the treated material obtained according to the present invention in comparison with the conventional one.

도 6은 본 발명에 따라 얻어지는 처리소재의 피팅수명과 하중과의 관계를 종래의 것과 함께 나타낸 것이다.6 shows the relationship between the fitting life and the load of the treated material obtained according to the present invention together with the conventional one.

Claims (5)

철강소재를 열처리로 중에서 500℃∼600℃로 유지된 로에 장입하여 불활성가스를 주입하면서 예열하는 공정;Charging the steel material to a furnace maintained at 500 ° C. to 600 ° C. in a heat treatment furnace and preheating the inert gas; 상기 철강소재를 질화침탄성 가스인 암모니아와 탄화수소가스 및 질소가스의 혼합가스 분위기의 850∼1100℃에서 1∼100시간 동안 유지하여 질화침탄 처리하는 공정;Nitriding and carburizing the steel material by maintaining the steel material at a temperature of 850 to 1100 ° C. for 1 to 100 hours in a mixed gas atmosphere of ammonia, a nitrocarburizing gas, and a hydrocarbon gas and nitrogen gas; 이어서, 온도를 800∼880℃로 낮추어 1∼10시간동안 유지하여 확산열처리를 실시하는 공정; 및Then, the temperature is lowered to 800 to 880 ° C. and maintained for 1 to 10 hours to perform diffusion heat treatment; And 상기 확산열처리가 종료된 소재를 급냉하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경친화 고온 질화침탄 방법.Eco-friendly high temperature nitriding carburizing method comprising the step of quenching the material after the diffusion heat treatment. 청구항 1에 있어, The method according to claim 1, 상기 질화침탄성 가스는 부피%로, 암모니아 20∼95%, 탄화수소 2∼10%, 나머지는 질소가스인 것을 특징으로 하는 환경친화 고온 질화침탄 방법.The nitride carburizing gas is volume%, 20 to 95% ammonia, 2 to 10% hydrocarbons, and the rest is nitrogen gas. 청구항 1에 있어, The method according to claim 1, 상기 탄화수소가스는 메탄(CH4), 프로판(C3H8), 에틸렌(C2H4), 아세틸렌(C2H2), 부탄(C4H10), 에탄(C2H6) 중에서 선택된 적어도 1종의 가스인 것을 특징으 로 하는 환경친화 고온 질화침탄 방법.The hydrocarbon gas is methane (CH 4 ), propane (C 3 H 8 ), ethylene (C 2 H 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), butane (C 4 H 10 ), ethane (C 2 H 6 ) Environmental friendly high temperature nitriding carburizing method, characterized in that at least one gas selected. 청구항 1에 있어, The method according to claim 1, 상기 질화침탄처리를 실시하는 열처리로는 핏트형로, 실드 켄치 로(sealed quench furnace), 유동상로, 연속로 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 환경친화 고온 질화침탄 방법.The heat treatment furnace subjected to the nitriding carburization treatment is any one selected from a pit furnace, a sealed quench furnace, a fluidized bed furnace, and a continuous furnace. 청구항 1에 있어, The method according to claim 1, 상기 불활성가스는 질소가스인 것을 특징으로 하는 환경친화 고온 질화침탄 방법.The inert gas is an environmentally friendly high temperature nitriding carburizing method, characterized in that the nitrogen gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102177936B1 (en) * 2019-05-09 2020-11-13 (재)대구기계부품연구원 High-temperature carburizing heat treatment method after Pre-nitriding

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102177936B1 (en) * 2019-05-09 2020-11-13 (재)대구기계부품연구원 High-temperature carburizing heat treatment method after Pre-nitriding

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