철강재료의 표면 특성 향상을 위한 비정질 소재의 특성에 관한 연구

Abstract

최근 공학적 환경의 변화에 따라 이종재 접합의 필요성이 더욱 확대되고 있는 실정이다. 일반적으로 고강도, 내식성, 내마모성 등의 우수한 특성을 가진 재료는 가격이 비싸기 때문에 기본적인 강도나 가공성의 관점에서 필요한 부위에만 최소한으로 사용하고 원가 절감을 고려하여 부품의 설계와 제작을 최적화하여야 한다. 이러한 측면에서 사회적인 요구 및 경제적 관점에서 종래에는 생각할 수 없던 이종재료의 접합이 필연적으로 요구되지만 이와 같은 목적과 용도에 적합한 접합기술은 반드시 확립된 것은 아니어서, 각종 소재 및 완성품의 설계 제작에 여러 어려움을 주고 있다. 본 연구에서는 철강재료의 표면 특성 향상을 위하여 그 표면에 비정질 분말을 이용하여 신뢰도 높은 경질 층을 형성하는 것을 목적으로 하였다. 경질층의 형성을 간단하고 경제적으로 수행하기 위하여 탄소강 위에 SKD11, SKD61 등 고경도 소재의 분말을 성형하고 재료에 적합한 삽입재를 선정하여 층을 형성하는데 중점을 두어 연구를 수행하였다. SKD11, SKD61 성분의 분말과 삽입재를 혼합하여 성형 후, 탄소강 표면에 적층 한 결과 외관이 건전한 경질층을 얻을 수 있었다. 그리고 현미경 조직은 삽입제의 양과 가열시간에 따라 차이를 보였는데, 10~15% 삽입재를 첨가하였을 경우, 탄소강과 경질층 사이의 결합도가 낮아 박리된 부분이 나타나고 층에 다량의 기공이 존재하였다. 20~30% 삽입재를 첨가한 경우 결합도가 높아 건전한 층을 형성하였다. 따라서 철강재료의 표면에 SKD11, SKD61 층을 형성하는데 있어서 삽입재를 30%첨가하고 1200℃, 4시간 가열한 결과 철강재료 표면에 건전한 층을 형성할 수 있었다.