• 열처리공학회지
• /
• 제36권6호
• /
• pp.402-411
• /
• 2023

In order to examine the effect of cementite precipitated on the steel surface on the carburizing rate, the carburizing process was carried out at various boost times to measure the mass gain and carbon flux, phase analysis and carbon concentration analysis were performed on the surface of the carburized specimen. In the case of the only boost type, the longer the boost time, the more the mass gain by the diffused carbon follows the parabolic law and tends to increase. In particular, as the boost time increased, the depth of cementite precipitation and the average size of cementite on the steel surface increased. At a boost time of 7 min, the fraction of cementite precipitated on the surface is 7.32 vol.%, and the carburizing rate of carbon into the surface (surface-carbon flux) is about 17.4% compared to the calculated value because the area of the chemical (catalyst) where the carburization reaction takes place is reduced. The measured carbon concentration profile of the carburized specimen tended to be generally lower than the carbon concentration calculated by the model without considering precipitated cementite. On the other hand, in the pulse type, the mass gain by the diffused carbon increased according to the boost time following a linear law. At a boost time of 7 min, the fraction of cementite precipitated on the surface was 3.62 vol.%, and the surface-carbon flux decreased by about 4.1% compared to the calculated value. As a result, a model for predicting the actual carbon flux was presented by applying the carburization resistace coefficient derived from the surface cementite fraction as a variable.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.7-11
• /
• 2020

TiZrN 코팅의 도핑 공정에서 탄소 페이스트 증착 방식에 따른 탄소의 용해성 변화를 격자왜곡(lattice distortion)과 원자농도(atomic concentration)를 통해 비교 및 고찰하였다. 딥코팅, 스핀코팅과 스크린프린팅 방식을 이용하여 탄소 페이스트를 도포한 후, 레이저를 조사하여 탄소 구배층(carbon gradient layer)을 형성시켰다. 모든 구배층은 탄소가 도핑되는 구조였으며, 두께 및 탄소 도핑량은 페이스트 도포 방식에 의존하였다. 결정 구조 분석 결과, 딥코팅에 의해 코팅층을 도핑할 때 보다 스핀코팅과 스크린프린팅에 의해 코팅층을 도핑하였을 때, 더 큰 격자 팽창이 일어남을 확인할 수 있었다. 또한 XPS depth profile을 통해 딥코팅에 의한 탄소 구배층 두께는 약 30 nm, 스핀코팅과 스크린프린팅의 경우 대략 100 nm로 더 깊은 구배층이 형성됨을 확인하였다. 침탄 전 코팅의 경도는 약 30 GPa였으며, 침탄 후에는 딥코팅 시편의 평균 경도가 약 31 GPa였고 스핀코팅과 스크린프린팅의 평균 경도는 대략 37 GPa로 증가한 것으로 보아 탄소 도핑을 통한 격자팽창 및 구배층의 영향을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제31권6호
• /
• pp.60-65
• /
• 2022

본 논문에서는 반도체용 실리콘 기판 가공 과정에서 발생한 슬러지 재활용을 위해 탄화 반응에 의한 탄화규소(SiC) 분말 합성 공정을 적용한 결과를 제시하고자 한다. 입수한 슬러지는 실리콘 기판을 탄화규소 연마재를 사용하여 가공하는 과정에서 발생하므로 실리콘과 탄화규소가 혼합된 형태였으며 가공 설비로부터 발생한 철 불순물이 포함되어 있었다. 슬러지는 절삭유가 포함되어 있어 점성이 있는 유체 형태였으며 대기 건조를 통해 분말 형태로 변화된 후 산 세정을 통한 철 성분 제거 및 탄화에 의한 탄화규소 분말 합성 과정을 거치게 된다. 슬러지에 포함된 실리콘과 탄화규소의 비율에 따라 탄화 반응에 필요한 탄소량이 달랐으며 탄화규소의 함량이 커질수록 탄소 부족 현상으로 인해 비화학량론적 탄화물(SiC_x, x<1) 형성이 촉진되어 순수한 탄화규소 합성이 이루어지지 않는 것을 확인하였다. 이러한 비화학량론적 탄화물은 잉여 탄소 추가와 고에너지 밀링에 의한 탄화 반응성 증가를 통해 제거할 수 있었으며 결과적으로 산 세정과 밀링 과정에 의해 슬러지로부터 순수한 탄화규소 분말 합성이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2002년도 춘계 학술발표강연 및 논문개요집
• /
• pp.20-20
• /
• 2002

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
• /
• 한국분말야금학회 2003년도 international symposium on advanced powder metallurgy
• /
• pp.92-93
• /
• 2003

• 한국분말재료학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.124-129
• /
• 2004

Nanosized WC and WC-Co powders were synthesised by chemical vapor condensation(CVC) process using the pyrolysis of tungsten hexacarbonyl(W(CO)$_6$) and cobalt octacarbonyl(Co$_2$(CO)$_8$). The microstructural changes and phase evolution of the CVC powders during post heat-treatment were studied using the XRD, FE-SEM, TEM, and ICP-MS. CVC powders were consisted of the loosely agglomerated sub-stoichimetric WC$_{1-x}$ and the long-chain Co nanopowders. The sub-stochiometric CVC WC and WC-Co powders were carburized using the mixture gas of CH$_4$-H$_2$ in the temperature range of 730-85$0^{\circ}C$. Carbon content of CVC powder controlled by the gas phase carburization at 85$0^{\circ}C$ was well matched with the theoretical carbon sioichiometry of WC, 6.13 wt％. During the gas phase carburization, the particle size of WC increased from 20 nm to 40 nm and the long chain structure of Co powders disappeared.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.381-388
• /
• 1998

비파괴검사법으로 잘 알려진 초음파법은 실제 현장적용에서 재료열화 손상을 평가하는데 주로 사용되고 있다. 그런데, 이 방법은 단지 튜브에 발생하는 균열의 크기와 두께 손실을 측정하는데 국한되어 사용되었다. 따라서 본 연구는 침탄열화된 재료의 손상평가에 초음파기술의 적용성을 조사하고, 초음파 특징과 침탄열화도 사이의 상호관계를 규명하는데 있다. 본 시편은 석유화학공장의 열분해관으로 널리 사용되는 재료인 HK-40 (25Cr-20Ni-0.4C) 주조관을 선택하여 침탄처리후 최소화된 시편크기 $40{\times}20{\times}6.3mm$로 제작하였다. 침탄처리는 $1200^{\circ}C$에서 고체침탄법을 적용하였다. 마이크로 비커스 경도시험에서 경도치는 탄화 석출물에 의해 표면에서 크게 증가하였다. 초음파 시험에서 종파속도는 침탄 깊이의 증가에 따라 증가하였으며, 비침탄제와 336 시간 침탄된 시편의 평균속도는 5MHz에서 각각 5,755 m/s, 5,840 m/s 값을 나타내고 있다. 이러한 연구결과를 바탕으로, 초음파 속도변화 특성을 이용한 침탄열화도 평가에 매우 유용한 방법으로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.32-36
• /
• 2021

본 연구는 레이저 침탄된 TiZrN 코팅층의 탄소확산거동 측면과 이에 따른 기계적 특성 변화를 연구·고찰하였다. TiZrN 코팅에 탄소페이스트를 도포한 후, 레이저를 조사하여 침탄시켰다. 침탄 이후에 (111)상에 해당하는 XRD 피크가 저각으로 이동하여, 도핑된 탄소에 의한 격자팽창을 보여주었다. 아울러, 투입된 탄소의 입계 확산에 의한 결정립의 크기가 감소하였다. 침입된 탄소의 결합상태를 확인하기 위한 XPS 분석결과, 레이저의 열에너지를 통해 탄소가 TiZrN내 질소 원자와 치환되어 탄화물(TiC 또는 ZrC)을 보였다. 아울러, sp2와 sp3 혼성화 결합이 혼재하는 상태를 보여 비정질 탄소가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 침탄 전후 TiZrN 코팅층의 단면 TEM 이미지와 inverse FFT 분석결과, 격자 중간에 물결형상이 관찰되어 결정립계 내 비정질 상의 형성을 보여주었다. 침탄 후 경도는 34.57 G Pa에서 38.24 G Pa로 증가하였으며, 마찰계수는 83 % 감소하였다. 특히, 외부 하중에 저항하는 지표로 활용되는 H/E는 0.11에서 0.15으로 증가하였고 wear rate는 65 % 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 열처리공학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.163-171
• /
• 2024

SCR420H steel is a low-carbon chromium alloy steel designed for carburizing heat treatment. Recently, research is being conducted on high-temperature carburization heat treatment to reduce costs and CO₂ emissions by shortening the carburization time to meet the international carbon neutral policy. However, this high-temperature carburization heat treatment coarsens the steel grains and causes a decrease in mechanical properties. In this study, a large amount of Ti was added to increase the grain refinement effect in the high-temperature carburizing process. We investigated the microstructure and precipitates of SCR420H steel without Ti (Al steel) and with Ti (AlTi steel). Thermodynamic calculations showed that the AlN and (Ti,Nb)(C,N) precipitated in Al steel, while (Ti,Nb)(C,N) and Ti₄C₂S₂ precipitated in AlTi steel. Addition of Ti increases the fraction of bainite after reheating process. Transmission electron microscopy analysis shows that small amounts of AlN and (Ti,Nb)(C,N) precipitates are formed in the Al steel. The addition of Ti increases the density of (Ti,Nb)(C,N) precipitates and induces the formation of Ti₄C₂S₂ precipitates, increasing the grain coarsening temperature (GCT) under all heat treatment conditions. Higher reheating temperatures also resulted in higher GCT values due to increased precipitation.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
• /
• 한국안전학회 1999년도 춘계 학술논문발표회 논문집
• /
• pp.7-12
• /
• 1999

This study deals with effects of heat-treatment on the bending fatigue of spur gears. The test gears are heat-treated by two different treatments. After carburization, one group of the test gears is quenched directly, while another group is furnace cooled, reheated then quenched. The fatigue test at a constant stress amplitude is performed by using an electrohydraulic serve-controlled pulsating tester. The S-N curves are obtained and illustrated.