늘어붙음 방지 성능을 향상시킨 특수강으로 제조된 가이드요소의 세트

1. 가이드 요소의 설계 일반적으로 가이드 요소, 구체적으로는 부하가 큰 상태하에서 사용하기 위해 설계된 샤프트/베어링 시스템은 강의 수부재 그리고 청동(초기 설계의 시스템)이나 강(최근의 시스템)의 암부재로 만들어진다. 오랫동안 이러한 가이드 요소를 위해 42CrMo4 타입(프랑스 표준에 의함)의 구조용 강 또는 탄소강이 사용되었으며, 일부의 강에 대해서는 어떻게든 마찰에 대한 내마모성을 증가시키기 위하여 질화 처리되었다. 가장 향상된 것으로서 가이드 요소는 EP 0 987 456에서 설명된 바와 같이 폴리머 코팅층으로 또한 코팅될 수 있고 그리스의 작용에 바람직한 특수한 기하학적 형태를 갖고 있다. 이와 같은 다양한 향상을 서로 조합하는 것이 가능하며 또한 알려져 있다. 2. 강의 선택 기계적인 구성요소를 설계할 경우, 당업자는 광범위하게 재료, 특히 강을 선택할 수 있다. 강의 조성은 국가적인, 지역적인 또는 국제적인 표준에 의해 결정되며 첨가 원소의 특성 및 농도는 원하는 용도를 위해 요구되는 성질에 따라 결정된다. 따라서, 만약 당업자가 향상된 표면 특성에 관심을 갖고 있다면, 당업자는 "표면 경화용 강" 및 "질화처리용 강"으로 알려진 강에 더욱 특별한 관심을 갖게 될 것이다. 표면 경화용 강은 바람직하게 0.4% 미만의 탄소를 함유하고, 이 범위내에서 0.2 - 0.4%의 영역은 침탄질화를 위한 것이며, 이에 반하여 0.2% 미만의 농도는 표면 경화를 위해 특별히 의도된 것이다. 질화처리용 강은 바람직하게 크롬 몰리브덴 타입의 저합금강 또는 비합금 구조용 탄소강이며, 가장 바람직한 것은 알루미늄을 더 포함하고 있다. 이러한 범주의 강을 설명하는 문헌은 매우 많다. 예를 들면, "Pratique des traitements thermochimiques" - Editions Techniques de l'Ingenier"(이 문헌은 정기적으로 갱신된다) 뿐만 아니라 다양한 강을 생산하는 공급자의 기술자료집을 들 수 있다. 그러므로, 당업자는 선택된 공정 및 원하는 특성의 상관 관계로 강에 대하여 최적의 선택을 할 수 있도록 허용하는 지침을 갖게 된다. 참고로서, 표면 경화는 탄소의 표면확산에 의한 강의 열화학적 처리이며, 이러한 표면확산은 단단한 표면층을 형성하게 되는데 그 두께는 1 또는 2 ㎜가 될 수 있고 그 경도는 700 내지 900 HV 이다. 표면 경화 처리는 주로 저탄소강에 적용되고, 높은 표면 경도(내마모성)을 갖게 하는 동시에 양호한 코어 인성을 유지한다. 일반적으로 표면 경화 처리는 900℃에 가까운 온도에서 일정 시간 동안 가스 분위기에서 시행되는데, 이것은 표면 경화 처리후에 반드시 담금질, 응력 제거 어닐링 그리고 표면 경화 온도에서 부품이 변형되기 때문에 마지막으로 최종적인 가공을 해야 한다는 것을 의미한다. 질화 처리는 강의 표면 아래에 질소를 확산시키는 열화학적 처리이다. 질화 처리 후에, 깊이의 따라 두개의 매우 상이한 구역이 구별될 수 있다. 표면에서 약 20 마이크론까지의 층은 기본적으로 질화물 이온(ε 또는 γ' 상)으로 구성되며 이 층의 경도는 1000 HV 이상이다(이 층은 "화합물층" 또는 "백층"이라 칭한다). 그 아래의 층은 질소가 강에 들어간 "확산 구역"이라고 말하는 구역(일부의 경우 질화물의 석출이 일어날 수 있다)이며, 이 구역에서 질소의 침투 형태는 강에 첨가된 첨가 원소의 성질 및 질화 처리 조건에 의존하고, 이 구역에서 강은 압축 응력을 받는다. 질화 처리는 가스 분위기 또는 염욕에서 실시될 수 있다. 온도는 대략 570℃이며, 따라서 표면 경화 처리와 달리 질화 처리는 열처리 또는 그 후의 추가적인 가공을 필요로 하지 않는다. 앞서 언급한 압축 응력 때문에 실제적으로 질화 처리는 높은 피로 저항성과 함께 우수한 내마모성이 요구되는 것에 시행된다. 실제 가혹한 마모 조건을 경험하도록 의도된 강의 성능은, 적어도 가이드 요소의 세트에서 표면 경화 또는 질화 처리에 의해서 생성될 수 있는 단단한 층에만 전적으로 기인하는 것은 아니고 다른 인자, 특히 조성을 고려하여야 한다는 것이 분명해 졌다. 따라서, 질화 처리가 소정 등급의 강에 대한 양호한 마찰학적 성능을 부여하기에 충분한지를 사전에 보증하는 것은 가능하지 않다. 마찬가지로, 강에 대한 테스트를 하지 않고 그 조성으로부터 강의 마찰학적 성능을 예상하는 것이 현재 시점에서는 가능하지 않다. 그러므로, 유사한 합금의 성능으로부터 새로운 합금의 성능을 추정하는 것이 현재 시점에서 가능하지 않다.