KR900005136B1 - 침탄법의 개량 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

침탄법의 개량

본 발명은 침탄법에 관한 것으로서 고형침탄과정에 암모늄화합물을 선택적으로 첨가하여 고온으로 가열하므로서 침탄효율을 향상시키고 기계적 성질을 증대시킬 수 있도록 한 침탄법의 개량에 관한 것이다.

종래의 고형침탄법은 지금까지 단순한 목탄을 용기내에 피침탄강과 함께 장입하여 밀폐시킨 후 가열하는 침탄법으로서 이는 어느정도 소재의 강도 및 경도를 향상시킬 수는 있으나 소재인 피침탄강의 표면이 산화되고 더욱이 경화불량현상과 연점현상 및 박리현상과 표면연화현상등이 야기되어 침탄효율이 저하되는 많은 결함이 있었다. 따라서 종래의 고형침탄법으로 침탄시킨 소재를 기계부품으로 사용하기 위해서는 이차소입처리 즉, 직접 담금질을 하거나 또는 염욕에서 가열하며 온도를 상승시켜야 하고 또는 분수냉각 및 염수냉각을 행하여야 하며 확산풀림 및 완화침탄처리를 해야하는 동시에 잔류 오오스테나이트를 제거하기 위한 심냉처리를 해야하는 제반 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하여 피침탄강의 불량요인을 적극 배제하고 침탄효율을 증가시켜 피침탄강의 기계적 성질을 크게 향상시키는데 그 목적이 있는 것인 바, 상기 목적을 달성하기 위해 고형침탄제 및 피침탄강을 장입시킨 용기내에 암모늄화합물을 선택적으로 첨가하여 고온으로 가열하며 침탄시키는 본 발명 침탄법을 이하 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

목탄(70%)-탄산벨륨(30%)의 고형침탄제와 피침탄강[JIS규격 : SNC22(NiCr강 22종), SKD11(고탄소 Cr강: 탄소공구강)]을 장입시킨 용기내에 암모니아(NH₃,), 염화암모늄(NH₄,Cl), 황산암모늄[(NH₄)₂SO₄], 탄산암모늄수화물[(NH₄)₂CO₃·H₂O]등을 필요에 따라 선별 공급하여 900-1000℃로 6-7시간동안 일정하게 가열한 후 소입시킨다.

상기와 같은 본 발명의 작용 및 효과를 도표에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

밀폐된 용기내에 장입시킨 피침탄강(SNC22,SKD11)과 고형침탄제[목탄 70% : 탄산벨륨(BaCo) 30%] 및 필요에 따라 선별 첨가되는 암모니아[NH₃], 염화암모늄[NH₄Cl], 황산암모늄[(NH₄)₂SO₄], 탄산암모늄수화물[(NH₄)₂CO₃·H₂O]등은 외부에서 6-7시간동안 균일하게 가해지는 900-1000℃의 열에 의해 고온고압의 상태하에서 활발한 화학분해와 침탄작용을 일으키게 되어 피침탄강의 표면에 침탄층을 형성하는 동시에 피침탄강의 기계적 성질을 개선시키게 되는데 이를 좀더 상세히 설명하면, 고온고압의 밀폐용기내에서 피침탄강(SNC22,SKD11)은 재결정 온도인 Ao₃, 변태점 이상으로 상승하여 외부첨가제의 영향을 받게되는 조직의 재결정상태에 도달하게 되며 목탄과 탄산밸륨(BaCO)의 혼합물인 고형침탄제는 탄소와 바륨으로 분해되어 그중 탄소가 상기 재결정상태의 피침탄강 표면에 침입하여 침탄과정을 수행하게 된다. 이때 필요에 따라 선별 첨가되는 암모늄 화합물[NH₃, NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂CO₃·H₂O]등은 고온고압의 밀폐용기내에서 암모니아(NH₃)는 NH₃→3H+N로 분해되고, 염화암모늄(NH₄Cl)은 NH₄Cl→NH₃+HCl 또는 NH₄Cl→NH₃+Cl₂+H₂로 분해되며, 황산암모늄[(NH₄)₂SO₄]은 (NH₄)₂SO₄→2NH₄+SO₂+H₂O 또는 (NH₄)₂SO₄→NH₃+SO₂+H₂O로 분해되고, 탄산암모늄수화물[(NH₄)₂CO₃·H₂O]은 (NH₄)₂CO₄·H₂O→(NH₄)₂CO₃+H₂O↑→(NH₄)₂CO₃↑→2NH₃+H₂O+CO₂로 각기 분해되며 상기 각 반응식에서 최종 분해되는 발생기 N가 상기 침탄과정에 있는 피침탄강의 표면조직에 확산 침투되어 탄소의 침탄효율을 중대시키는 동시에 피침탄강의 고온경도, 표면경도, 피로강도, 내마모성, 내식성등을 향상시킬 뿐만 아니라 피침탄강의 변형율을 최소한도로 억제시키게 되는 것이다.

즉, 상기 도표에서와 같이 SNC22 및 SKD11을 종래의 밀폐법으로 침탄했을때 각기 0.6mm와 0.3mm가 침탄되는 것에 비해 본 발명의 암모니아(NH₃)를 첨가하여 침탄할 경우 암모니아(NH₃)가 NH₃→3H+N의 반응식에 따라 화학분해되며 상기 발생기 N가 탄소와 함께 피침탄강에 확산침투되어 침탄효율을 증대시키게 되므로 SNC22와 SKD11의 침탄층은 각기 1.2-1.6mm와 0.8-1.2mm가 되고 염화암모늄(NH₄Cl)과 황산암모늄[(NH₄)₂SO₄] 및 탄산암모늄수화물[(NH₄)₂CO₃·H₂O]등의 암모늄화합물을 첨가하여 침탄할 경우에는 각 화합물에서 분해된 NH₃또는 2NH₃등이 재분해되며 그 발생기인 N가 탄소와 함께 피침탄강의 표면에 확산침투되어 SNC22와 SKD11의 침탄층은 각각 1.0-1.5mm와 0.9-1.3mm로 되게 된다. 따라서 상기 발생기 N가 탄소와 함께 피침탄강의 표면에 확산침투되므로 인해 종래에 비해 2배 이상의 침탄층을 형성할 수 있는 동시에 피침탄강의 고온경도와 표면경도 및 피로강도가 대폭 향상되며 내마모성과 내식성 역시 월등하게 증대되는 것이다.

또한, 상기 암모늄화합물의 화학분해시에 발생하는 수소(H), 염소(1/2 Cl₂), 이산화황(SO₂), 아황산(SO₃) 및 이산화탄소(CO₃) 등은 침탄중인 피침탄강에 각각의 기존 특성을 가미시켜 그 기계적 성질을 보완 향상시키게 되는 것이므로 소재의 용도 및 특성에 따라 상기 암모늄화합물을 선택 첨가하므로써 필요에 따른 기계적 성질을 피침탄강에 부여할 수도 있게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 침탄법은 종래의 고형침탄법에 비해 2배 이상의 침탄층을 형성하여 침탄효율을 대폭 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 침탄강 표면의 고온경도, 표면경도, 피로강도, 내마모성 및 내식성등을 크게 향상시킬 수 있게 되고 소재의 변형율을 극소화시킬 수 있는 매우 유용한 개량발명인 것이다.

Claims (1)

1. 고형침탄법에 있어 밀폐된 용기내에 암모니아(NH₃) 또는 염화암모늄(NH₄Cl), 황산암모늄[(NH₄)₂SO₄], 탄산암모늄 수화물[(NH₄)₂CO₃·H₂O]등의 암모늄화합물들을 선택적으로 첨가하여 900-1000℃로 6-7시간동안 가열하여 침탄시키는 것을 특징으로 하는 침탄법.