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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

김태환 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수
이기안
발행연도
2022
저작권
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수31

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

초록· 키워드

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본 연구에서는 저탄소강 AISI 1015 강철에 가스 연질화 시 가스 분위기에 따른 화합물층의 미세조직 성장 거동에 대해 분석하였다. 연구를 진행하기 위하여 암모니아 가스와 이산화탄소 가스를 일정 비율로 열처리 로 내에 주입하고 수소 분압이 제어되는 상태에서 가스 연질화를 수행하였다. 연질화는 570 ℃에서 5시간동안 수소 분압은 50%, 39%, 33%로 제어하였고 탄화가스 (CO2)가 첨가되는 공정의 경우 570 ℃에서 5시간동안 수소 분압은 33%로 제어를 하였고 CO2 가스 유량은 1%, 3%, 5%로 공정을 실시하였다. 혼합된 가스 분위기는 AMS 2759-10B규격에 근거하여 질화 포텐셜 (Kn) 및 탄화 포텐셜 (Kc) 을 측정하였다. 이에따라 달라지는 혼합된 가스 분위기에서 연질화 후 표면경도와 경도 프로파일을 측정하였고, 화합물층(Compound layer)의 두께 및 미세조직 변화를 관찰하였다. 가스 분위기에 따른 경도 변화를 보면, Kn 이 증가할수록 기공층(Porous layer)의 영향으로 인해 표면경도는 낮아졌으며 CO2 가스 유량이 증가할수록 표면경도의 변화는 없었다. 미세조직 변화를 보면, Kn이 증가할수록 화합물층 두께는 증가하였고 최대 약 15 ㎛로 측정되었고, CO2 가스 유량이 증가할수록 각 시험편의 화합물층 두께는 약 17 ㎛로 비슷하게 측정되었다. 화합물층의 상 분석 결과 Kn이 증가할수록 화합물층 두께가 증가하는 동시에 γ′ 상 분율이 증가하였고, CO2 가스 유량이 증가함에 따라 γ′ 상의 분율은 낮아지고 ε 상의 분율은 점점 증가하는 것을 확인할 수 있다. 게다가 CO2 가스 유량이 5%일 때 ε 상과 γ′ 상 분율이 7:3으로 측정되면서 두개의 상으로 완전히 분리되는 화합물층이 형성된 것을 확인하였다. 표면의 질소 및 탄소농도를 측정한 결과, CO2 가스 유량이 증가할수록 표면의 질소 농도는 일정하게 측정되었고, 탄소 농도가 증가하는 것을 확인 하였다. 연질화 공정의 혼합된 가스 분위기에서 Kn이 증가할수록 화합물층 두께가 증가하였고, CO2 가스 유량이 증가할수록 표면의 탄소 농도가 증가하여 ε 상의 안정화가 일어나 γ′ 상의 형성은 억제되고 ε 상의 형성이 촉진되는 것을 확인 할 수 있었다.

목차

국문 요약 1
영문 요약 3
List of figures 5
List of Tables 7
제 1장 서 론 8
제 2장 이론적 배경 11
2.1 표면 강화 열처리 11
2.2 질화 열처리 13
2.3 가스 질화 15
2.4 가스 연질화 18
2.5 질화 및 연질화의 열역학 22
제 3장 실험 방법 28
3.1 시험편 준비 28
3.2 가스 분위기에 따른 연질화 열처리 30
3.3 경도 분석 32
3.3-1 비커스 경도 32
3.4 미세조직 관찰 및 분석 33
3.4-1 광학현미경 33
3.4-2 주사전자현미경 33
3.4-3 X선 회절 및 전자탐침미량분석 . 34
제 4장 결과 및 고찰 35
4.1 열역학적 가스 분위기 35
4.2 경도 분석 39
4.3 미세조직 분석 43
4.4 화합물층의 XRD와 상분율 49
4.5 연질화 시 CO2 유량에 따른 표면의 농도 변화 54
제 5장 결론 58
참고문헌 61

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