• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.233-233
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• 2009

기존 표면열처리기술에 단점인 대면적, 신속열처리를 위해 수중플라즈마 기술을 이용하여 표면경화와 경화 깊이층 제어를 실시였다. 수중플라즈마의 전원장치에 전압과 주기적인 전압과 시간을 달리하여 각각의 시편의 경도변화와 미세조직변화를 관찰하였다. 300V이상의 전압에서는 마르텐사이트가 관찰되었으며, 300V이하에서는 초석페라이트와 펄라이트가 혼합된상의 구조를 관찰할 수 있었다. 주기적인 전압과 시간을 달리하여 표면에서부터 $300{\mu}m$ 깊이만의 마르텐사이트로 형성시켜 경화 깊이층 제어가 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.171.1-171.1
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• 2016

재료의 표면 강화 방법 중의 하나인 질화공정을 이용하여 탄소강 S45C 소재의 질화 거동에 대하여 연구하였다. $520^{\circ}C$ 온도에서 질화 공정을 진행하여 공정시간에 따른 Kn값을 수소 센서로 측정하여 공정시간에 따른 N-potential의 변화와 그에 따른 화합물층 성장 및 화합물층의 상변화에 대해 관찰하였다. 화합물 층의 미세구조 변화는 광학현미경 및 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 가스 질화 처리 후 표면경도는 약 600Hv의 경도값이 측정되었고, 공정 시간이 늘어남에 따라 화합물층 및 경화깊이가 증가되고 표면 화합물이 성장하여 porous가 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 경화깊이는 1440분 일 때 약 0.5mm 경화 깊이를 얻었고, 화합물층의 성장은 ${\varepsilon}$상(Fe2-3N)과 ${\gamma}$'상(Fe4N)으로 두 개의 상으로 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 시험 결과를 바탕으로 S45C 소재의 탄소 함량에 따른 lehrer diagram을 열역학 적으로 계산하고 화합물층의 형성 기구에 대해 비교 분석하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제10권2호
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• pp.66-75
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• 1993

This paper proposes a monitoring method for nondestructive and in-process measurement of the case depth in LASER surface heat treatment process. The method is essentially an eddy-current method, and measures sensing coil's electrical impedance which varies with the changes of the material microstructure due to hardening. To investigate te validity of the proposed method a series of experiments were performed for various hardning depths. The results show that the relationship between the eddy- current sensor output and the changes in case depth is almost linear. This indicates that the eddy-current measuring method can be used as one of the possible monitoring method for mesauring the hardened depth in LASER heat treatment processes.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권8호
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• pp.1907-1914
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• 1995

An on-line measurement of the workpiece hardened depth in laser surface hardening processes is very much difficult to achieve, since the hardening process occurs in depth wise direction. In this paper, the hardened depth is estimated using a multilayered neural network. Input data of the neural network are the surface temperatures at arbitrary chosen five surface points, laser power and traveling speed of laser beam torch. To simulate the actual hardening process, a finite difference method(FDM) is used to model the process. Since this model yields the calculation results of the temperature distribution around the workpiece volume in the vicinity of the laser torch, this model is used to obtain the network's training data and laser to evaluate the performance of the neural network estimator. The simulation results show that the proposed scheme can be used to estimate the hardened depth with reasonable accuracy.

• 한국재료학회지
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• 제8권12호
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• pp.1176-1181
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• 1998

VIM에 의해 제조된 0.55wt.% C-1.68wt.% Mn강을 사용하여 고주파 유도경화 베어링강의 특성을 조사하였다. 시편의 청정도는 DIN 50602에 의한 K4값이 6.41로 측정되어 높게 나타났다. 고주파 유도경화된 시편은 약 2.7mm의 유효경화층 깊이를 가진 표면경화층이 형성되었으며 불균질한 submicron크기의 lath 마르텐사이트가 표면경화층에 형성되었다. 회전접촉 피로 시험은 최대 헤르쯔 응력 492 kgmm$^{-2}$ 을 가하며 탄성유체 윤활조건에서 실시되었다. 회전접촉 피로시험 후 시편의 궤도면 직하에서 측정된 미소경도는 유도경화한 경우에 비해 표면직하 약 $500\mu\textrm{m}$ 깊이까지 증가하였다. 그 경도증가량의 최대치를 나타내는 위치는 표면에서부터 약 100$\mu\textrm{m}$ 깊이로 밝혀졌으며 백색부식영역 (white etching area)을 나타내었다 회전접촉 피로시험 후 시편의 궤도면 직하, 이 백색 부식영역에서 균열이 생성되고 전파하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.529-539
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• 1994

In laser heat treatment process of steels, the thin layer of substrate is rapidly heated to the austenitizing temperature and subsequently cooled at a very fast rate due to the self-quenching effect. Consequently, it is transformed to martensitic structure which has low magnetic permeability. This observation facilitates the use of a sensor measuring the change of electromagnetic field induced by the hardening layer. In this paper, the eddy-current electromagnetic field is analyzed by a finite element method. The purpose of this analysis is to investigate how the electrical impedance of the sensor's sensing coil varies with the change in permeability. To achieve this, a numerical model is formulated, taking into consideration the hardening depth, distance of the sensor from the hardened surface and the frequency driving the sensor. The results obtained by numerical simulation show that the eddy-current measurement method can feasibly be used to measure the changing hardening depth within the frequency range from 10 kHz to 50 kHz.

• 한국재료학회지
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• 제8권8호
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• pp.707-713
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• 1998

현재 자동차용 소재 및 기계부품에 폭넓게 이용되는 SCM415강의 플라즈마 침탄 특성을 연구하기 위해 가스조성, 압력, 전류밀도, 온도 및 시간을 변수로 사용하였다. 가스조성의 경우 저합금강에서는 수소 가스 효과보다 메탄가스에 의해 주로 침탄특성이 좌우되며 메탄가스 100%일 때 시편 내의 모든 방향에서 경화층 분포가 일정하고, 최대의 유효경화깊이를 얻을 수 있었다. 가스압력이나 플라즈마 전압이 상승할 때 전류밀도가 상승하게 되는데, 이에 따라 최표면의 탄소농도가 증가되어 강의 유효경화깊이는 증대되었다. 침탄 온도일 경우 적어도 85$0^{\circ}C$이상되어야 유효경화깊이를 얻을 수 있었고, 온도가 상승할수록 유효경화깊이의 증가를 나타내어 침탄 효과가 우수하였다. 탄소의 확산 깊이는 침탄 시간의 제곱근에 비례하는 것으로 나타났다. 플라즈마 치탄한 강의 피로강도를 평가한 결과 열처리하지 않은 시편이나 재가열처리한 시편에 비해 높은 피로강도를 나타내었다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1993년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); Seoul National University, Seoul; 20-22 Oct. 1993
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• pp.212-217
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• 1993

In this paper, the hardening depth in Laser surface hardening process is estimated using a multilayered neural network. Input data of the neural network are surface temperature of five points, power and travelling speed of Laser beam. A FDM(finite difference method) is used for modeling the Laser surface hardening process. This model is used to obtain the network's training data sample and to evaluate the performance of the neural network estimator. The simulational results showed that the proposed scheme can be used to estimate the hardening depth on real time.

• 한국결정학회지
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• 제10권1호
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• pp.13-19
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• 1999

저합금강인 SCM415강에 대한 플라즈마 질화의 변수에 따른 질화특성을 관찰하여 최적공정을 확립한 후 기존의 질화법인 염욕질화와 가스질화 되어진 시편과 피로특성을 비교하였다. 가스조정비는 질소대 수소의 비가 3:1일 때 가장 높은 표면강도를 가지며, 온도는 높아질수록 표면강도는 낮아지고 유효경화깊이는 깊어지는 것을 알 수 있었다. 또한 질화시간이 증가될수록 표면경도는 낮아지고 유효경화깊이는 깊어졌다. 본 플라즈마 질화장비에서의 최적공정조건은 공정온도 500℃, 공정시간 4시간, 질소와 수소의 비가 3:1으로 관찰되었고, 이 때 표면경도는 1181 Hv, 화합물층의 깊이 17 ㎛, 유효경화깊이 450 ㎛로 측정되었다. 가스질화 되어진 시편의 표면경도는 945 Hv, 유효경화깊이 250 ㎛였고, 염욕질화 되어진 시편의 경우는 각 846 Hv, 300㎛으로 관찰되었다. 또한 플라즈마 질화공정을 거친 질화강과 가스질화, 염욕질화 되어진 질화강의 피로특성을 평가한 결과 플라즈마 질화강이 가스질화, 염욕질화 되어진 질화강에 비하여 1.5∼2배의 우수한 피로특성을 나타내었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제14권2호
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• pp.10-18
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• 1996

Al합금과 경합을 하는 경량재료에는 금속재료로서는 Mg 및 Ti이 있는데, 이들 은 고가라는 단점이 있다. 또 비금속재료로는 플라스틱.수지등이 있는데, 산업폐기물 등의 문제가 있으나, Al합금은 재활용이 용이하다. 그러나 구조재료로서의 Al합금의 특성에는 아직 많은 결점을 가지고 있으며, 가장 큰 결점의 하나는 철강재료에 비하여 내마모성이 현저하게 떨어진다는 것이다. 그러므로 이 점이 개선된다면, Al합금은 경량구조용 재료로서 다양한 분야에서 철강재료를 대신할 수 있을 것으로 전망된다. Al합금에 대한 내마모특성을 부여하기 위한 종래의 표면경화기술로서는, 고경도합금 의 채용, 알루마이드처리등이 있는데, 충분한 경도가 얻어지지 않거나, 또는 고경도가 얻어져도 경화층의 깊이가 마이크론단위에 불과하여 고하중하에서의 내마모특성 등에 대한 문제가 있었다. 이들 방법 이외에도 PVD, CVD, 도금 등에 의한 표면피복 방법과 표면의 합금화에 의한 표면경화법 등에 있어서 여러 방법들이 있으나, 경도가 높고 또한 후막의 경화층으로서 박리의 위험이 적은 표면경화처리기술은 확립되어 있지 않다고 할 수 있다. 따라서, 이 분야에 대한 기술개발이 산업계로부터 강하게 요구되 고 있으며, 또한 이것과 관련된 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 해설에서는. 내마 모특성에 따른 Al후막기술의 현상과 그 대표적인 기술로서, 표면용융에 의한 합금화 를 이용하는 표면경화기술에 대하여 소개한다.