KR20030043305A

KR20030043305A - 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법

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Publication number: KR20030043305A
Application number: KR1020010074388A
Authority: KR
Inventors: 조우석; 카이슈야마쯔미
Original assignee: 조우석
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-02
Also published as: KR100474414B1; CN1442494A

Abstract

본 발명은 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속열처리 가공분야에 있어서 철강재료의 분위기 가열에 대해서 불활성 및 중성의 가스분위기 형성법과, 이를 이용하여 공해나 환경오염이 없이 열처리를 행할 수 있는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 질소가스에 산소를 함유한 유기액체 화합물을 극히 미량을 첨가함으로써 불연성인 것과 동시에 비 폭발성의 침탄이나 탈탄이 발생되지 않는 중성적인 성상을 가진 가스분위기를 형성할 수 있어 광휘성이 높고 소입경화가 가능하고, 이로 인해 진공가열에서 발생되는 탈원소의 현상이나, 냉각속도 및 부분 과열에 의해 결정립의 이상 성장 등을 방지할 수 있으며, 적은 비용으로 품질이 우수한 열처리품을 생산할 수 있는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 불활성의 질소가스를 베이스로 하고 여기에 산소를 결합한 유기액체 화합물을 첨가한 혼합가스를 고온(1000∼1300℃)의 로 내에 공급하여 열분해시켜 불활성, 불연성, 비폭발성의 가스분위기와 침탄이나 탈탄이 발생하지 않고 Carbon Potential의 조절을 필요로 하지 않는 중성의 가스분위기를 형성하여 일반강과 고합금강의 광휘열처리 분위기로서 사용되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유기액체 화합물의 첨가량은 열분해에 의해 생성된 활성가스량과 환원반응에 의해 형성된 활성가스량의 합계가 고온분위기 로내에 존재하는 총 가스량의 2∼6% 범위가 되도록 첨가하는 것이 바람직할 것이다.

또한 바람직하게는, 상기 유기액체 화합물은, 알콜류, 케톤류, 알데히드류 등의 단독액이나 혼합액의 탄소원자수와 산소원자수의 구성비(C/O)가 1∼3로 된 유기액체 화합물을 질소가스에 첨가하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법{Bright heat treatment method of inert neutral-gas environment at a high temperature}

종래부터 철강재료의 가열법에 관해서는 여러 가지 방법이 개발되어 있지만, 근년에 이르러서 열처리 환경의 악화나 기름 salt에 의한 환경오염, 독성 등이 공해문제로서 사회문제로 대두되고, 또한 열처리 제품의 품질에도 악영향을 끼치고 있다.

열처리 환경의 개선이나 공해문제를 해결하기 위해서는 열처리에 사용되는 주원료 및 보조재료 등에 대해서 공해가 발생하지 않는 것으로 교체할 필요가 있다.

가열 승온에 대해서는 진공가열이나 무해GAS에 의한 분위기 가열이 적합하며, 냉각에 대해서는 종래부터 공구강 등의 고합금강은 유냉이나 저융점 염욕제에 대한 냉각법이 주류로 되어 왔다.

그러나, 상기 염욕 냉각법은 작업환경의 악화, 염욕, 세척폐액, 폐기염욕제나 염욕제의 노화나 분해에 의한 유해가스의 발생 등 환경오염이나 공해문제가 사회문제로 되어있다.

또한, 염욕제에 의한 구멍막힘, 녹의 발생 등에 의한 처리품의 품질악화가 문제로 되어 있다.

결국, 종래부터 열처리에 의한 가열과 냉각으로는 공해의 원인인 염욕제나 기름주류로서 사용하였으나, 앞으로는 공해나 환경오염을 발생하지 않는 새로운 열처리법을 개발해야 할 실정이다.

열처리 기술의 진보에 따라서 염욕에 대신할 방법으로서 가스분위기 로가 개발되어 침탄소입 가스질화 혹은 소입가열 분위기로 왕성히 이용되어 급속히 보급되어 왔다.

상기 분위기 GAS의 형성에는 주로 LPG나 LNG 등 탄화수소를 주원료로 한 변성가스(GAS GENERATOR)를 이용해 주원료 가스를 분해해서 CO, H₂, N₂를 주성분으로 한 혼합가스 분위기가 사용되어지고 있다.

이러한 변성로 가스는 통상 보통강이나 저합금강 처럼 일반적으로 1000℃ 이하에서 가열처리 되는 열처리용 분위기 GAS로서 철강재료의 침탄 및 침탄소입, 소입, 소둔 등의 가열분위기로서 널리 보급되어 있다.

상기 변성로 가스는 CO, H₂등의 활성가스를 다량으로 함유하기 때문에 가연성의 가스임과 동시에 폭발성 가스이기 때문에 취급에 주의를 요한다.

로 내에 있어서는 다음에 표시한 수성가스 평형(1)이나 BOUDAUD반응(2) 등의 가스상호반응이 진행한다.

CO + H₂O ↔ CO₂+ H₂------ (1)

2CO ↔ [C] + CO₂------ (2)

CO + H₂↔ [C] + H₂O ------ (3)

상기 (1)∼(3)의 반응은 모두 가역반응이고, 로 내의 상황에 따라 우→좌 또는 좌→우로 진행된다.

상기 (1)식의 수성가스 평형의 평형상수(K)는의 식으로 나타내고 780℃에서 K=1.0,950℃에서 K=1.5를 나타내고 800℃~1000℃의 범위에서 성립하는 것이 판명되어 있다.

상기 (2), (3)식은 철강 재료가 촉매로 되어 가스가 접촉했을 때에 반응하고 발생기탄소[C]는 철강에 침투해서 탈탄(脫炭)이 진행 한다.

따라서, 로(爐)내에서는 가스 상호반응이나 침탄(浸炭)이 진행하면 가스조성이 변화하게 된다.

가스조성의 변화는 철강재료의 표면탄소의 농도와 밀접한 관계가 있다.

종래법에서는 가스조성 중의 H₂0의 농도를 측정해서 철강 재료와 가스조성의 탄소평형 농도를 검출하여 이 값을 Carbon PotentiaI로서 분위기 가스의 절약을 하여왔다.

결국, 가스분위기 가열에서는 침탄(浸炭)이나 탈탄(脫炭)도 발생시키지 않기 위해서는 Carbon Potential을 가열하는 철강 재료와 평형한 탄소 농도로 절약할 필요가 있다.

또한, 여기에 철강 재료의 강종에 따라서 합금성분이 다르기 때문에 탄소와의 결합상태를 다르게 하므로 적정한 Carbon Potential이 다른 것도 판명되었다.

다음으로, 가열온도가 1000℃를 넘는 고온으로 되면 철강 합금 중의 각 원소의 산화물은 해리압이 상승하기 때문에 분위기가스와는 관계없이 산화물은 분해해서 산소를 방출하고 Fe을 처음 각 합금 원소의 산화물은 실질적으로 환원되는 현상이 일어난다.

따라서, 수성가스 평형의 적용이 곤란하게 되어 Carbon Potential의 제어가 불가능하게 된다 1000℃를 넘는 고온에서 처리되는 다이스강, 스테인레스강 및 고속도공구강 등의 고합금강에 대해서는 변성로(變成爐) 가스의 적용은 안전성을 포함해서 극히 곤란하다.

현재에 이르기까지 1000℃를 넘는 가스분위기 가열에 있어서 처리품의 품질을 해치지 않고 가열한 예는 없을 뿐만 아니라, 완전한 불활성가스를 이용해서 실용화 한 예도 없다.

최근이 되어서 겨우 진공 가열이 실용화되어 일반적으로는 10^-2~10^-3Torr의 진공도로 가동되고 있는 예가 많다.

그러나, 당초부터 문제로 되고 있는 탈 원소나 냉각속도 및 가열시간의 문제는 해결되지 않고 있다.

진공 가열은 열처리 비용면에서는 가스분위기 가열에 비교해서 불리하지만 환경오염이나 공해문제에는 유리하다.

진공가열은 방사열만의 가열이기 때문에 부분적인 가열이 되기 쉽고 가열시간이 장시간 소요되는 문제점이 있다.

부분 가열에 관해서는 그림자 지는 부분은 열처리품의 열전도만으로 되기 때문에 온도분포가 극히 나쁘다.

또, 가열되는 부분은 과열되기 쉽기 때문에 결정립(結晶粒)의 이상 성장도 확인되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로는 계단 승온을 실시하고 있다.

결국, 예를 들면 1200℃ 승온의 부분은 700∼800℃, 900∼1000℃, 1200℃로 3단계로 나누어서 승온과 유지를 반복하면서 가열하기 때문에 승온에 시간이 걸리는 등의 문제가 남아 있다.

다음으로, 탈 원소의 문제이지만 고속도공구강의 진공소입 조건 범위 내에서 특히 크롬(Cr)이나 망간(Mn)은 기화증발하기 때문에 탈 원소의 현상이 발생한다.

탈(脫)원소의 문제는 온도가 높을 때, 고 진공일 때, 가열시간이 길 때 현저하기 때문에 주의를 요하는 것으로 아직 해결되지 않았다.

또한 소입 냉각에 관한 냉각 속도의 문제 이지만 진공 가열 로(爐)는 로체(爐休) 구조나 진공 계통의 유지 관리의 문제로 유냉은 극히 곤란함과 동시에 처리품의 두께 등에 따라서 크랙(CRACK)이나 변형의 문제에서 고 합금강은 유냉이 부적당하고 GAS 냉각이 가장 적당하다.

예를 들면, 다이스강처럼 공냉으로도 소입(燒入)경화 하는 재료는 특히 문제되지 않지만 고속도공구강처럼 통상의 가스냉각법으로는 소입경화가 불완전한 경우는 냉각속도의 향상을 도모할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 질소가스에 산소를 함유한 유기액체 화합물을 극히 미량을 첨가함으로써 불연성인 것과 동시에 비 폭발성의 침탄이나 탈탄이 발생되지 않는 중성적인 성상을 가진 가스분위기를 형성할 수 있어 광휘성이 높고 소입경화가 가능하고, 이로 인해 진공가열에서 발생되는 탈원소의 현상이나, 냉각속도 및 부분 과열에 의해 결정립의 이상 성장 등을 방지할 수 있으며, 적은 비용으로 품질이 우수한 열처리품을 생산할 수 있는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법을 제공하는데 있다.

또한 바람직하게는, 상기 유기액체 화합물은, 알콜류, 케톤류, 알데히드류등의 단독액이나 혼합액의 탄소원자수와 산소원자수의 구성비(C/O)가 1∼3로 된 유기액체 화합물을 질소가스에 첨가하는 것을 특징으로 한다.

도 1a는 본 발명에 따른 C/O=2.0인 유기액체 화합물과 질소가스의 유량 관계를 도시한 그래프,

도 1b는 본 발명에 따른 C/O=1.5인 유기액체 화합물과 질소가스의 유량 관계를 도시한 그래프,

도 2는 본 발명에 따른 로 내에 0.05%C와 1.0%C의 강박(鋼箔)을 장입하여 분위기 냉각을 행한 후 Carbon Potential을 검출한 결과를 도시한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 분위기 소입로에서 분위기 원료 가스인 질소와 유기액체화합물의 유동을 도시한 플로우 시트.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 압력조정기 2 : 유량계

10 : 액체질소(LN₂)컨버터 11 : 베이퍼라이저

12 : 원료가스탱크 13 : 가스혼합기

14 : 가열실 15 : 퍼지실 및 냉각실

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법에 관해 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 C/O=2.0인 유기액체 화합물과 질소가스의 유량 관계를 도시한 그래프이고, 도 1b는 본 발명에 따른 C/O=1.5인 유기액체 화합물과 질소가스의 유량 관계를 도시한 그래프이고, 도 2는 본 발명에 따른 로 내에 0.05%C와 1.0%C의 강박(鋼箔)을 장입하여 분위기 냉각을 행한 후 Carbon Potential을 검출한 결과를 도시한 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따른 분위기 소입로에서 분위기 원료 가스인 질소와 유기액체화합물의 유동을 도시한 플로우 시트이다.

본 발명의 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법은 불활성의 질소가스를 베이스로 하고 여기에 산소를 결합한 유기액체 화합물을 첨가한 혼합가스를 고온(1000∼1300℃)의 로 내에 공급하여 열분해시켜 불활성, 불연성, 비폭발성의 가스분위기와 침탄이나 탈탄이 발생하지 않으며, Carbon Potential의 조절을 필요로 하지 않는 중성의 가스분위기를 형성하여 일반강과 고합금강의 광휘열처리 분위기로서 이용하는 것이다.

상기 유기액체 화합물은 열분해에 의해 생성된 활성가스량과 환원반응에 의해 형성된 활성가스량의 합계가 고온분위기 로내에 존재하는 총 가스량의 2∼6% 범위가 되도록 첨가하는 것이 바람직할 것이다.

여기서, 상기 유기액체 화합물은 열분해에 의해서 발생기 탄소(C)와 일산화탄소(CO), 수소(H₂) 등의 활성가스를 생성하게 되며, 상기 발생기 탄소(C)는 활성이 좋아 로(爐) 내벽이나 바스켓(basket), 트레이(tray), 처리품 등으로 부터 유입된 산화성가스 및 산화물이나 산화물의 해리에 의해서 발생한 산소(O₂)와 반응해서 일산화탄소(CO)나 수소(H₂) 등의 활성가스를 형성하게 된다.

상기 산소를 결합한 유기액체 화합물은 알콜류, 케톤류, 알데히드류 등의 단독액 또는 혼합액의 탄소원자수와 산소원자수의 구성비(C/O)가 1∼3로 된 화합물을 질소가스에 첨가한 것이다.

상기 분위기 가스는 다이스강, 스테인레스강 및 고속도공구강 등의 고합금강 혹은 초경(超硬), CERMET, 세라믹 등의 로(爐)중(中) 납땜용 분위기로서 뛰어난 효과를 발휘한다.

즉, 본 발명의 분위기가스는 극히 활성적인 접착면이 얻어지는 것으로 납땜재의 흡착성이 양호하게 되기때문에 일반적인 납땜법과 같이 flux를 필요로 하지 않고 100%의 접착을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 로(爐)중(中) 납땜과 동시에 급냉하는 것에 의해서 납땜과 동시에 소입(燒入) 경화처리가 가능하게 된다.

상기와 같은 고온에서 불활성의 중성가스 분위기의 형성방법과 작용 및 효과를 실시예를 통해 설명한다.

먼저, 로(爐) 내에 존재하는 산화성가스(O₂, H₂O, CO₂)는 극히 미량일지라도 탈탄이 발생하기 때문에 모두 환원성 가스로서 존재시킬 필요가 있다.

그러기 위해서는 수성가스의 평형조건이 성립하지 않는 고온(1000℃이상)의 조건 하에서는 CO나 H₂처럼 환원성가스만으로는 아래 반응식 1의 환원반응에 의해서 산화성가스(O₂, H₂O, CO₂)를 생성하므로 부적당하다.

[반응식 1] : 환원성 가스에 의한 환원반응

CO + 1/2O₂→CO₂-------- (1)

H₂+ 1/2O₂→H₂O -------- (2)

상기 환원방응에 의해서 환원성가스를 생성하기 위해서는 별도의 환원제가 필요하게 되는데, 산화성가스(O₂, H₂O, CO₂)와 반응하여 환원성가스를 생성하는 일예로 반응식 2에 나타낸 것처럼 발생기의 탄소(C)이다.

[반응식 2] : 발생기 탄소의 환원반응의 예

CO₂+ [C] →2CO --------- (3)

H₂O + [C] →CO + H₂--------- (4)

O₂+ 2[C] →2CO --------- (5)

상기 발생기(원자상)의 탄소(C)는 통상 탄화도가 높은 탄화수소가 고온으로 분해할 경우에는 반응식 3과 같이 바로 그을음(soot)이 발생하지만, 비교적 탄화도가 낮고, 특히 산소를 함유하는 유기액체 화합물은 액체가 많이 존재하여 열분해시 그을음(soot)을 발생하지 않고 반응식 4에 표시한 것처럼 발생기의 탄소(C)를 생성하는 것이 확인되었다.

[반응식 3] : 탄화수소의 열분해 예

C₃H₈→3[C] + 4H₂---- (6)

C₄H₁₀→4[C] + 5H₂---- (7)

[반응식 4] : 유기액체 화합물의 열분해 예

(CH₃)₂CHOH →2[C] + CO + 4H₂---- (8)

C₂H₅OH →[C] + CO + 3H₂--- (9)

CH₃OH →CO + 2H₂----- (10)

상기 반응식 3은 통상 자주 사용되고 있는 탄화수소의 최종적 열분해 상태를 나타낸 것이며, 탄소(C)와 수소(H₂)로 분해해서 다량의 그을음(soot)을 발생하는 것을 알 수 있다.

이와 반대로, 상기 반응식 4는 산소를 결합한 유기액체 화합물의 열분해 예를 나타낸 것으로, 메탄올(CH₃0H)을 제외하고 에탄올(C₂H₅0H), 이소프로판올[(CH₃)2CHOH]은 열분해에 의해서 발생기의 탄소(C), 일산화탄소(CO) 및 수소(H₂)를 생성하게 되며, 상기 발생기의 탄소(C)는 극히 유효하게 작용한다.

로(爐) 내에 산화성가스(O₂, H₂O, CO₂)가 존재하는 경우는 반응식 2에 나타낸 것처럼 발생기의 탄소(C)가 작용해서 환원성 가스를 생성한다.

또한, 유기액체 화합물을 로(爐) 내에 공급 할 때는 미량의 유기액체 화합물이 첨가되므로 상온, 상압의 조건에서 증기압으로 가득차지 않기 때문에, 이를 해결하기 위해 질소가스와 혼합하게 되면, 모두 기화되어 증기상태로 로(爐) 내에 공급시킬 수 있으므로, 처리품이나 바스켓(basket), 트레이(tray) 등에 접촉하여 분해되면서 발생한 발생기의 탄소(C)는 바로 산화성가스(O₂, H₂O, CO₂)와 반응하여 효과적으로 제거할 수 있게된다.

상술한 것처럼 1000℃ 이상의 고온이 되면 처리품이나, 바스켓(basket), 트레이(tray) 등에 부착한 산화물이나 로(爐) 내에 존재하는 산화물은 온도가 상승함에 따라서 산화물의 해리압이 상승하기 때문에 해리되어 산소를 방출하게 된다.

해리압이 높은 순으로 철(Fe),크롬(Cr),망간(Mn) 등의 산화물은 환원제가 존재하지 않아도 산소를 방출해서 해리한다.

그리고, 약 1200℃에서는 철강재료에 함유된 모든 원소의 산화물은 분해되어 산소 가스를 방출한다.

예를 들면, Ar, N₂, He등 100% 불활성가스 중에 산화피막이 부착한 Test piece를 장입하고, 1200℃로 가열하면 산화피막 중의 산소(O₂)는 해리해서 제거되고 금속광택이 있는 철(Fe)피막이 얻어 진다.

따라서, 탄소의 확산이 쉬운 철강은 표층의 피막부에 내부로부터 탄소가 방출하기 때문에 탈탄층이 제거되지만, 고속도공구강 처럼 탄화물을 형성하고 확산이 곤란한 철강은 탈탄층으로서 잔류하게 된다.

상기 유기액체 화합물의 탄화도나 열분해의 난이성을 판단할 표준으로서 탄소원자수와 산소원자수의 비(C/O)로 평가할 수 있는데, 표 1에 대표적인 유기액체 화합물의 원자수의 비(C/O)를 나타냈다.

[표 1]

유기액체 화합물	탄소원자수와 산소원자수의 비(C/O)
이소프로판올[(CH₃)2CHOH]	3.0
에탄올[C₂H₅OH]	2.0
메탄올[CH₃OH]	1.0

상기 유기액체 화합물의 다양한 시험결과를 종합하면, 소입 가열용의 분위기가스로서 C/O=1.5~2.5 정도가 가장 좋다고 평가 할 수 있었다.

그리고, 상기 3종류의 유기액체 화합물은 분위기를 형성하기에 가장 유효하지만, 목적에 따라서 상기 유기액체 화합물을 적당히 배합해서 C/0을 조정한 혼합액도 극히 유효할 수 있을 것이다.

상기 C/O를 조정한 혼합액에 대해서 질소가스와 유기액체 화합물과의 관계는I도 1a와 도 1b에 도시하였는데, 도 1a는 C/O=2.0인 (CH₃)₂CHOH+CH₃OH인 유기액체 화합물의 일예와, 도 1b는 C/O=1.5인 (CH₃)2CHOH+3CH₃OH인 유기액체 화합물의 일예에 대해 각각 나타낸 것으로, BASE로 되는 질소가스 유량은 통상 1시간당 로(爐) 내 체적의 3~5배가 적당하다는 것이 시험결과에 의해 판명되었다.

그리고, 대기의 침입을 방지하기 위해서는 로(爐) 내 압력을 수주(水柱) 20~30m/m로 하는 것이 최적인 것을 고려하면, 로체(爐休)의 구조나 gas seal의 정도에 따라서 적절히 조절할 수 있을 것이다.

또한, 열처리품의 표면 상태나 바스켓(basket), 트레이(tray) 상태 등의 조건에 의해서 가장 좋은 C/O를 정하여 유기액체 화합물을 선정할 필요가 있다.

상기 유기액체 화합물이 열분해되어 가스를 생성한 경우의 Vol%는 3~5%의 타점(打點)범위가 최적이다.

여기서, 활성가스량이 2%Vol 이하의 경우는 탈탄이 발생할 경우가 예상되며, 활성가스량이 6%Vol가 넘는 경우는 가연성 및 폭발성의 가스로 될 가능성이 있다.

활성가스량이 3~5%Vol의 범위 내에 있어서는 불활성의 불연성 가스이기 때문에 안전성이 높아 특별한 밀폐장치를 필요로 하지 않고, 고온부에서 공기에 접촉해도 연소되거나 폭발하지 않으며, 또한 침탄이나 탈탄이 발생하지 않는 완전한 중성적 분위기 가스로의 성상(性狀)을 나타낸다.

상기 중성 가스분위기에 의한 처리품의 표면은 광휘성(光輝性)이 풍부하고 극히 좋은 품질의 열처리제품이 얻어진다.

분위기 가스의 원료인 질소가스와 유기액체 화합물의 유동은 도 3에 도시한 바와 같이, 상온 상압의 조건에서는 유기액체 화합물이 증기압 이하의 미량으로 되기 때문에 BASE의 질소가스에 혼합시키면, 즉시 기화해서 증기상태가 되므로 GAS혼합기에서 질소가스와 균일하게 혼합한 후, 로(爐) 내부로 공급하게 된다.

여기서, 상기 BASE인 질소가스는 봄베(Bombe)에 들어 있는 것은 불순물이 많아 부적당하기 때문에 액체질소(LN₂)를 기화해서 이용하지 않으면 안된다.

도 2에는 분위기 가스중에 Carbon Potential을 검출한 결과를 도시하였는데, 도시한 바와 같이 Carbon Potential의 검사에는 두께 50㎛×폭 25m/m의 강박(鋼箔)으로 0.05%C와 1.0%C의 것을 동시에 1210℃의 로(爐)내에 장입해서 일정시간(40분)동안 분위기 냉각을 행한 후, 취출하여 화학분석을 통해 C%를 측정한 것이다.

상기 검출된 결과는 7회 동안 반복해서 시험한 결과를 나타낸 것이지만, 분석 및 시험의 오차 등을 고려해도 분명한 침탄이나 탈탄의 현상은 나타나지 않고, 극히 중성에 가까운 가스분위기인 것을 나타내고 있다.

또한, 이러한 중성의 가스분위기는 800℃∼1000℃의 구조용 강의 처리온도 범위에서도 도 2와 같은 결과를 나타난 것이 판명되었다.

상기와 같이 본 발명은 질소가스를 BASE로 해서 여기에 산소를 함유한 유기액체 화합물을 극히 미량 첨가하는 것에 의해서 불연성인 것과 동시에 비 폭발성의 침탄이나 탈탄이 발생하지 않는 중성적인 성상을 가진 가스분위기를 형성하는 것에 의해서 극히 광휘성(光輝性)이 높고 소입경화 처리가 가능하다고 하는 신규 기술이다.

그러므로, 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 한정되서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 분위기가스를 이용한 가열 방법은 종래 기술의 분위기 가열 및 진공가열의 경우의 결점을 완전히 해결 한 것으로 안전하고 저 처리비용인 동시에 품질이 우수한 처리품이 얻을 수 있는 효과가 있다.

그리고, 질소가스에 산소를 함유한 유기액체 화합물을 극히 미량 첨가하는것에 의해서 불연성인 것과 동시에 비 폭발성의 침탄이나 탈탄이 발생하지 않는 중성적인 성상을 가진 가스분위기를 형성하여 다이스강, 스테인레스강 및 고속도공구강 등의 고합금강에 극히 광휘성(光輝性)이 높고, 저가의 비용으로 품질이 우수한 열처리제품을 생산할 수 있는 장점이 있다.

또한, 분위기 가스는 납땜용 분위기로 사용할 경우 극히 활성적인 접착면을 얻게 되어 납땜재의 흡착성이 양호하기 때문에 flux를 필요로 하지 않아 신뢰성이 높고 고 품질의 로중 납땜이 가능하며, 급냉(急冷)하는 것에 의해 납땜과 동시에 소입(燒入) 경화처리를 행할 수 있다.

Claims

불활성의 질소가스를 베이스로 하고 여기에 산소를 결합한 유기액체 화합물을 첨가한 혼합가스를 1000∼1300℃의 로 내에 공급하여 열분해시켜 불활성, 불연성, 비폭발성의 가스분위기와 침탄이나 탈탄이 발생하지 않고 Carbon Potential의 조절을 필요로 하지 않는 중성의 가스분위기를 형성하여 일반강과 고합금강의 광휘열처리 분위기로서 사용되는 것을 특징으로 하는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법.
제 1항에 있어서,

상기 유기액체 화합물의 첨가량은 열분해에 의해 생성된 활성가스량과 환원반응에 의해 형성된 활성가스량의 합계가 고온분위기 로내에 존재하는 총 가스량의 2∼6% 범위가 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법.
제 1항에 있어서, 상기 유기액체 화합물은,

알콜류, 케톤류, 알데히드류 등의 단독액이나 혼합액의 탄소원자수와 산소원자수의 구성비(C/O)가 1∼3로 된 유기액체 화합물을 질소가스에 첨가하는 것을 특징으로 하는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법.
제 1항에 있어서,

상기 분위기 가스는 flux를 필요로 하지않고 초경, CERMET, 세라믹 등의 로(爐)중(中) 납땜이 가능함과 아울러, 동시에 급냉(急冷)하는 것에 의해 소입(燒入) 경화처리가 가능한 분위기로 사용되는 것을 특징으로 하는 고온에서 불활성의 중성가스 분위기에 의한 광휘열처리법.