Behaviour of nitrided layer formed on S45C carbon steel during gaseous nitriding

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.