일반기술

전자빔을 이용한 탄소강 재료의 표면 경화 방법

1.0 내지 2.5 MeV범위의 전력을 가진 전자빔을 20 내지 40㎠/sec 의 속도로 탄소강의 재료에 조사하여 탄소강 재료의 표면 경화를 행함으로서 대기 중에서도 표면 경화 작업이 가능하고, 균일한 가열과 냉각이 이루어지므로 기공이나 균열이 거의 형성되지 않으며, 시료가 가열되는 시간이 매우 짧기 때문에 재료 표면의 산화를 막을 수 있다.현재까지 알려진 철강 재료의 표면 경화법으로는 화염 경화법, 고주파유도 경화법, 레이저 빔 경화법 등이 있다.한편, 전자빔을 가속시켜 얻은 고출력 집속 에너지를 재료에 직접 전달하면 이 에너지는 순간적으로 열에너지로 바뀌게 되어 강력한 열원으로 사용할 수 있음이 공지되어 있으며, 따라서 높은 에너지를 가진 전자빔을 철강 재료에 투사시키면 재료의 표면을 용이하게 경화시킬 수 있으며, 이는 철강 재료의 탄소 및 합금 원소의 화학 조성, 전자빔 주사 방향, 투사시의 입열량 등에 다라 달라질 수 있다는 사실이 최근 알려졌다.특정 범위의 탄소 함량을 가진 탄소강 재료의 표면에 특정량의 전자빔을 조사하여 재료 표면을 경화시키면 표면이 경화되는 이외에 재료의 내부 조직에 존재하던 철 성분과 합금을 이루는 나머지 합금 성분이 재료의 표면으로 이동하여 전자빔이 투사된 탄소강 재료의 표면층에는 많은 미세한 탄화물을 형성함으로써 표면층의 경화에 크게 향상시킬 수 있다