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[국내논문] 3%Cr-Mo-V강의 2단 가스질화처리를 통한 표면경화 및 내마모성 연구
A Study on Wear Resistance and Surface Hardening of 3%Cr-Mo-V Steel by Two-step Gas Nitriding 원문보기

열처리공학회지 = Journal of the Korean society for heat treatment, v.22 no.6, 2009년, pp.361 - 367  

정길봉 (국방기술품질원, 창원대학교 재료공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The two-step gas nitriding was adopted to increase the depth of surface hardening in 3%Cr-Mo-V steel. The two-step gas nitriding consisted of Step I; $520^{\circ}C{\times}20\;hrs$ and Step II; $550^{\circ}{\times}70\;hrs$. The layer of two-step gas nitriding showed better unifo...

주제어

#two-step gas nitriding   #compound layer   #wear resistance   #corrosion resistance   #CrN   # $\varepsilon-Fe_3N$  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 일반적인 질화강이 아닌 방산총열소재로 개발된 3%Cr-Mo-V강을 사용하여 이온질화의 한계 깊이인 0.5 mm를 극복하고자 2단 가스질화처리를 적용함으로써 표면에 고 경도의 질화층 형성과 질화층 깊이를 증대시킴으로써 내구수명을 향상시키고자 하였으며, 이를 위해 표면질화층의 미세조직분석, 경도분포, 내식성 및 내마모성 등 표면특성평가를 실시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일반적인 가스질화처리 조건의 표준 hrs은? 일반적인 가스질화처리 조건은 500~550oC,20~100 hrs이 표준으로 되어 있는데, 질화를 촉진시키기 위해서는 Al, Cr, Ti, V, Mn 등 안정된 질화물을 만드는 합금원소가 강에 함유되어 있어야 한다. 특히 Al과 Cr을 함유하는 강은 경화하기 쉽고 질화강 외에 다이스강, Cr-Mo강을 질화해도 비교적 높은 경도를 얻을 수 있다.
질화강으로 상용화 되어 있는 Cr-Mo-V강의 2단 가스질화처리 후 결과는? 1. 가스질화처리 후의 표면질화층은 25 µm 정도이며 이때 나타난 상은 ε-Fe3N과 CrN이며, 내부 질화층은 Fe질화물과 크롬탄화물이 미세하게 석출된 조직으로 사료된다. 또한, 표면 깊이별 경도를 측정한 결과 최대경도는 850 Hv 정도이며, 질화층 최대 깊이는 750 µm로 나타났다. 2. 가스질화 처리한 시편과 질화처리를 하지 않은 시편을 상온 및 고온 마찰 마모 시험을 한 결과, 가스질화 처리한 시편이 질화처리를 하지 않은 시편보다 마모흔과 마찰계수가 작게 나타나 내마모성이 더 우수한 것으로 보인다. 3. 1 N의 HCl과 NaOH에서의 분극 내식성시험 결과, 가스질화처리를 한 것과 질화처리를 하지 않은 것을 비교해 볼 때 가스질화처리를 한 것이 초기부동태화 전압이 낮고 전류밀도가 높아서 질화처리를 하지 않은 것보다 내식성이 떨어지는 것으로 나타났다.
이온질화의 장, 단점은? 이온질화는 열처리변형이 적어 후가공이 불필요한 장점이 있으나, 내경 길이방향으로 질화층이 불균일하고, 질화처리 온도와 시간이 증가할수록 질화층의 입자 조대화 현상[5]으로 경도감소가 일어나고, 유효경화 깊이도 0.5 mm를 넘지 못해 적용상의 한계가 있었다.
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참고문헌 (11)

  1. 홍영준 : 소구경 총열의 연질화 특성에 관한 연구, 국방품질검사소 (1984) 

  2. 조창기 : 3%Cr-Mo-V강의 질화특성에 관한연구, AMSD-419-85046, 국방과학연구소 (1985) 

  3. 조창기 : 포열소재용 3%Cr-Mo-V강의 마모 및 피로 수명에 관한 연구, AMSD-711-86296, 국방과학연구소 (1986) 

  4. 조창기 : 포열소재용 3%Cr-Mo-V강의 마모 및 피로 수명에 관한 연구, AMSD-711-86296, 국방과학연구소 (1986) 

  5. 김문일 : 이온질화법에 의한 표면강화에 관한 연구, 연세대학교 산업기술연구소 (1987) 

  6. 최중환, 정길봉 : 30미리 포열의 2단 가스질화처리를 통한 내구수명 향상, 제13회 지상무기체계발전 세미나, 국방과학연구소 (2005) 

  7. 仁平宣弘, 김성완 : 금형의 열처리 및 표면경화기술, 한국열처리협동조합 (1990) 107-119 

  8. Metal Handbook : 8th edition (ASM), 2 (1964) 

  9. J. w. Edington : Electron diffraction in the electron microscope, Dep. Met. and Mat. Sci, Uni. Cambridge, England (1975) 

  10. M. V. Heimendahl : Electron microscopy of materials, Academic press (1980) 

  11. 曾根匠, 山中久參 : 窒化鋼の イオについて, 日本金屬學會誌, 40 (1976) 980-914 

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