일반기술

고전압 가속전자빔을 이용한 엔진블록용 회주철재료의 표면경화방법

최근 철강재료의 표면경화를 위한 표면경화방법이 제안되고 있는데, 레이저를 이용한 표면경화방법의 경우는 열효율이 40% 이하로 낮고 처리 속도가 느려 생산성이 열등한 문제가 있어 대용량적인 대량 생산을 우선으로 하는 산업현장에의 적용에 어려움이 있으며, 또한 철강재료에 고에너지를 가진 전자빔을 투사시켜 그 표면을 경화시키는 방법이 보고되고 있으나, 이러한 고전압 가속 전자빔을 이용한 금속 합금재료의 표면 경화에 관한 연구는 현재 충분히 이루어지지 못한 상태이며, 특히 회주철 재료에 있어서의 최적의 표면경화를 달성하기 위한 가속전자빔 투사시의 적정 공정 변수는 확립되어 있지 못한 실정이다.이에 본 기술은 회주철 재료에 대한 고전압 가속전자빔 투사시의 최적공정변수를 확립하는 것에 의하여, 회주철 재료의 투사 표면층의 미세조직을 효과적으로 마르텐사이트화 하여 표면경도값 및 그에 따른 내마모성을 향상시켰다.본 기술에 따르면 차량의 엔진블록용 회주철 재료로 일정 중량의 탄소와 실리콘과 망간, 크롬, 구리, 인 및 황으로 이루어지게 한 군으로부터 선택한 적어도 1종 이상의 성분 및 나머지부분을 철로 구성하고, 그 표면에 고전압 가속전자빔을 일정범위의 투입 에너지밀도로 투사하여 비커스 경도값을 600 내지 850 VHN으로 한 후 조직의 대부분을 판상 마르텐사이트화시켜 일정 두께로 표면경화층을 형성하되 내마모성을 기지조직에 비해 3 내지 4배 높게 함으로써 대기중에서도 작업이 가능하고 표면을 자유자재로 경화시킬 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있고 냉매나 후속공정 없이도 균일한 가열과 냉각을 행함과 아울러 기공이나 균열을 거의 형성하지 않아 재료표면에 변형이나 비틀림을 방지할 수 있으며 재료의 가열시간을 매우 짧게 할 수 있어 재료 표면의 산화를 방지할 수 있다.