플라즈마 질화처리시 SCM강의 질화층 형성에 미치는 탄소의 영향

초록

질화전용강 뿐만아니라 다른 모재에 대한 질화특성 연구자료들이 많이 요구되는 바, 본 연구에서는 기계구조용 강으로 많이 사용되는 SCM강의 이온질화 특성을 고찰하는데 있어서 강재의 종류에 따른 내부 탄소함량의 변화 및 처리가스에 따른 외부 탄소함량의 변화가 질화층의 형성에 미치는 영향을 중점적으로 살펴보았다. 기지내 탄소함량의 영향을 살펴보기 위해 모재의 탄소함량 차이가 큰 SCM415, SCM420 및 SCM 440을 시험편으로 선정하였고, 처리가스 중의 탄소의 영향을 살펴보기 위해 모든 동일한 조건하에 이 온순질화와 이온연질화를 행하였다. 또한 처리온도는 525℃, 575℃, 625℃로 변화시켰고, 각 온도에서 1, 4, 9, 16 시간씩 처리를 하였다. 가스조성은 이온순질화의 경우에는 N2:H2=80:20(vol.%)의 조건으로 하였으며 이온연질화의 경우에는 CH4 가스를 N2 가스 내에 각각 1vol.%, 3vol.% 혼합하였다. 질화층의 특성평가는 OM, SEM, 미소경도기, XRD, AES등을 이용하였다. 이온순질화한 경우, 모재의 탄소함량이 높은 SCM440의 경우가 SCM415나 SCM420보다 화합물층 성장이 더 빠르게 나타났다. 이온연질화한 경우 화합물층의 두께는 순질화한 경우보다 얇게 형성되었으며, 화합물층 표면부위에 미세기공의 발생량이 상당히 감소되었다. 질화층의 두께는 기지내 탄소 함량이 많을수록, 처리가스내 탄소함량이 많을수록 감소되었다.