일반기술

오스테나이트계 스테인리스 제품의 가스질화 방법

[기술의 개요]본 기술은 오스테나이트계 스테인리스 제품의 가스질화방법에 관한 것으로서, 본 기술의 방법은 환원성 분위기[예를 들어, 염화암모늄(NH4Cl)]를 제공하는 매체를 사용하여 오스테나이트계 스테인리스 제품을 200℃ ∼ 600℃에서 45분 ∼ 5분동안 예비처리하는 단계(S11)와, 예비처리된 오스테나이트계 스테인리스 제품을 대기 중에 방치하는 단계(S12) 및, 대기 중에 방치된 오스테나이트계 스테인리스 제품을 600℃ 이하의 암모니아(NH4)가스 분위기에서 일주일 이내 동안 가스질화 처리하는 단계(S13)를 포함한다. 본 발명은 질화 열처리 전에 예비처리를 실시하여 오스테나이트계 스테인리스 제품의 표면에 생성되어 있는 부동태 피막을 효과적으로 제거하여 표면을 활성화시켜 줌으로 오스테나이트계 스테인리스 제품의 질화처리가 가능하다.[기술의 특징] 본 기술은 소정의 온도와 분위기에서 예비처리를 실시하여 효과적인 가스질화가 이루어질 수 있도록 하는 오스테나이트계 스테인리스 제품의 가스질화방법에 관한 것이다. 철강의 최대 결점인 녹의 발생을 방지하고 개선시킬 목적으로 현재 공업적으로 가장 많이 사용되고 있는 대표적인 합금이 스테인리스강이다. 스테인리스강은 성분상으로 Cr계와 Cr-Ni계로 대별할 수 있으며, 금속조직학적으로 Cr계는 페라이트계와 마르텐사이트계, 그리고 Cr-Ni계는 오스테나이트계로 크게 나눌 수 있다. 일반적으로 스테인리스강의 내식성은 그표면에 형성되는 부동태 피막에 기인하는 것이지만, 그 특성은 사용환경에 따라서 달라진다. 스테인리스강 중에서 내식성재료로서 중요한 것은 페라이트계와 오스테나이트계이다. 오스테나이트계 스테인리스강은 전체 스테인리스강 생산량의 약 60% 이상을 차지할 정도로 현재 공업용으로 가장 많이 사용되는 강종으로 내식성은 물론 용접성 및 인성에 있어서도 우수하므로 부가가치가 높은 용도에 많이 사용되고 있다. 스테인리스강을 질화시키면 내식성을 저하시키지만 표면경도를 증가시키고 마찰계수를 낮게 하여 마모저항을 증가시키기 때문에, 고압상태에 사용되는 밸브류나 노즐류를 비롯한 내마모성과 내산화성이 동시에 요구되는 부품에는 질화처리하여 사용하고 있다. 300계열의 오스테나이트계 스테인리스강은 가스질화시키기 가장 어려운 강종에 속하며, 이 합금은 급냉처리에 의하여 경화시킬 수 없는 강종이다. 이러한 강종을 중심부는 연하고 인성이 있는 상태를 유지하면서 표면만 경화시킬수 있는 열처리 방법 중에서 가장 보편적으로 사용될 수 있는 방법 중의 하나가 질화처리이다. 그러나 오스테나이트계 스테인리스강은 표면에 생성된 부동태 피막 때문에 암모니아를 사용하는 가스질화에 의해서는 질화가 어려워 플라즈마 질화법을 많이 사용하고 있다. 그러나 플라즈마 질화법은 장치설치비가 고가이기 때문에 일반적인 가스질화처리와 같은 저렴한 가격으로 대중화시키기에는 한계가 있다. 따라서 보다 저렴한 가격으로 오스테나이트계 스테인리스강을 질화시키기 위한 열처리 공법의 개발이 요구되고 있다. 그 개발 연구물로는 대한민국 특허등록 제274299호에 기술된 오스테나이트계 스테인리스 제품의 질화방법에 대한 기술이 있다. 그 기술내용은 오스테나이트계 스테인리스 제품을 불소계 가스분위기에서 가열상태로 유지하고, 계속해서 이것을 질화 분위기에서 450℃ 이하의 가열상태로 유지하여 그 표면층에 질화층을 형성하는 것이다. 오스테나이트계 스테인리스강도 적절한 예비처리로 표면에 형성되어 있는 부동태 피막을 제거하고 표면을 활성화시키면 가스질화처리가 가능하다. 즉, 오스테나이트계 스테인리스강에 형성된 부동태 피막은 연마작업이나 산세처리하여 쉽게 제거할 수 있지만, 제거 후 빠른 시간 내에 공기 중에서 또다시 쉽게 부동태 피막이 형성되기 때문에 일반적인 가스질화법으로 오스테나이트계 스테인리스강을 질화시키는데 어려움이 있다. 따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 질화 열처리 전에 예비처리를 실시하여 오스테나이트계 스테인리스 제품의 표면에 생성되어 있는 부동태 피막을 효과적으로 제거하여 표면을 활성화시켜 줌으로써 질화처리가 가능한 오스테나이트계 스테인리스 제품의 가스질화방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.