| 초록 |
레이저 표면 열처리는 레이저 빔으로 표면에 급속 가열 및 냉각 현상을 일으켜 경화 조직을 형성시키는 레이저 가공 프로세스이다. 한편, 레이저 나이트라이딩 (nitriding) 은 레이저 열처리 시 질소 가스 주입을 통해 추가적인 질화물 형성 기구를 이용하는 레이저 가공법이다. 두 가지 표면 개질 공법의 가장 큰 장점은 고전적인 표면 처리 공법에 비해 필요로 하는 국부 영역만 정밀하게 경화시킬 수 있다는 점이며, 최근 다양한 금형 열처리 및 보수에 적용이 되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 상용 사출 금형강 (AISI P20-improved, AISI P21, AISI 1045)을 대상으로 레이저 열처리 및 나이트라이딩을 적용하였고, 미세조직 변화 및 표면 경화거동에 대해 체계적으로 평가함으로써 사출 금형강에 적합한 레이저 표면처리 공정을 제시하였다. AISI P20-improved 및 AISI 1045 강은, 레이저 열처리에 의해 마르텐사이트 변태가 수반되고, 그에 따라 모재 대비 최대 140% 의 경도값 상승 결과를 얻을 수 있었다. 하지만, AISI P21 강 열처리부에서는 마르텐사이트 변태가 수반됨에도 불구하고 경도값 변화가 확인되지 않았다. 이는, 모재에서 10 nm 이하 크기로 존재하던 Cu particle 이 레이저 조사에 의해 조대화 되기 때문인 것으로 판단되었다. AISI P21 강은 진공 챔버 기반의 레이저 나이트라이딩을 통해 표면에 미세한 질화물을 형성시킬 수 있었고, 그 결과 모재 대비 약 50% 이상의 경도 향상을 확인할 수 있었다. |
