자동차 엔진의 밸브면(valve face)에 사용되는 표면경화처리 3가지

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밸브면은 가장 사용조건이 가혹하여 배기가스에 대한 내식 및 내산화, 그리고 밸브 시트와의 내마모성을 고려해야하며, 각종 표면 기술이 사용되고 있다. 화염, 아크, 용사 외 레이저빔을 이용한 육성방법이 가장 많이 쓰이고 있다.

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- 화염(불꽃)경화법

산소-아세틸렌 불꽃을 사용하여 강재의 표면부를 담금질 온도까지 가열한 다음 급행시켜 재료의 표면만을 담금질하는 방법이다. 급랭방법은 유관주수식에 의해서 하며 아무리 큰 강재라 할지라도 쉽게 응용할 수 있다. 작업이 간단하고 저렴하며, 부분경화가 가능하며 피가열물의 크기, 중량, 성분의 제한이 적으며, 불규칙한 표면의 경화도 용이하다.

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- 질화법

질화법(Nitriding)은 암모니아 가스 중에 질소(N)의 반응으로 질화층을 만든다. 질화용 강재의 표면층에 질소를 확산시켜, 표면층을 경화하는 방법이다. 질화처리는 주로 내마모성, 피로강도, 내소착성, 내식성향상을 목적으로 하며 다른 열처리법에서는 얻을 수 없는 독특한 기계적 성질을 얻을 수 있으며 실제 현장에서도 많이 적용하고 있다.

500~600°C로 50~100시간 가열하여, 계속해서 가스를 공급하면서 서서히 냉각시킨다. 치수 변화가 적고, 담금질을 할 필요가 없다.

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- 레이저 경화법

고밀도 에너지 열원에 의해 레이저 조사 부위만 급속 가열된 후 재료의 열전도에 의해 급격한 온도구배가 형성되어 재료 표면이 급랭되는 자기냉각(self-quenching) 방식으로 표면경화를 유도한다.

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출처: 자동차부품 표면경화기술 현황

https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO200021757979785.pdf

 

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관련문항: (차량기술사 2021년 125회차 1교시 4번 문제)

자동차 엔진의 밸브면(valve face)에 사용되는 표면경화처리 방법 중 3가지를 설명하시오.