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상온에서 페라이트(ferrite)인 탄소강으로 구성된 모재의 표면에 전자빔을 조사하여 표면을 열처리하는 방법으로서,상기 모재의 표면에 국부적인 가공영역을 설정하는 가공영역설정단계; 및상기 가공영역에 조사되는 전자빔의 출력을 제어하는 출력제어단계를 포함하고,상기 출력제어단계는,상기 가공영역 내에서 상기 전자빔에 의해 용융되고 상기 전자빔의 이동에 따라 상기 가공영역으로부터 벗어난 상기 모재의 일부분은, 상기 모재 전체와의 상대적 질량 차이로 인한 열전도에 의해 급속 응고되어 상온에서 안정한 오스테나이트(austenite)로 변태(transformation)될 수 있도록, 상기 모재의 열전도도에 따라 상기 전자빔의 출력을 제어하며,상기 가공영역 내에서 상기 전자빔에 의해 용융된 후 급속 응고된 상기 모재의 표면은 카바이드(carbide)를 함유하지 않고, 면심입방구조(face centered cubic structure)를 갖는 감마철을 바탕으로 하며, 상온에서 안정된 오스테나이트로 구성되는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항에 있어서,상기 전자빔이 기 설정된 속도에 맞춰 상기 모재의 표면을 따라 이동될 수 있도록, 상기 전자빔의 이동속도 또는 상기 모재의 이동속도를 제어하는 이동속도제어단계를 더 포함하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전자빔은,10-3Torr 내지 10-5Torr의 진공상태에서 조사되며, 비정상 글로우 방전(abnormal glow discharge)을 이용한 플라즈마 전자빔인 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 전자빔은,출력 전압이 30㎸ 내지 40㎸의 범위 내에서 제어되는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 가공영역 내에서 상기 모재에 가해지는 상기 전자빔의 에너지 밀도는 [수식 1]과 같이, 상기 전자빔의 에너지값에 비례하고 상기 모재의 질량에 반비례하여 결정되고,상기 전자빔의 에너지값은 상기 전자빔의 가속전압과, 상기 전자빔의 전류밀도와, 상기 가공영역 내에서 상기 모재에 조사되는 상기 전자빔의 체류 시간과, 상기 전자빔의 펄스 값의 곱으로 간주될 수 있으며,상기 모재의 질량은 상기 모재의 밀도와, 상기 전자빔이 상기 모재에 침투되는 깊이의 곱으로 간주될 수 있는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제5항에 있어서,상기 전자빔이 상기 가공영역 내에서 상기 모재에 조사되는 시간(tbeam)은 [수식 2]와 같이, 2와, 상기 전자빔이 상기 모재에 침투되는 깊이의 제곱과, 상기 모재의 밀도와, 상기 모재의 열용량의 곱을 상기 모재의 열전도도로 나눈 값으로 간주되는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항에 또는 제2항에 있어서,상기 출력제어단계 또는 상기 이동속도제어단계는,상기 가공영역 내에서 상기 전자빔에 의해 열처리되는 상기 모재의 표면 깊이가 100㎛~500㎛가 되도록 이루어지며, 상기 전자빔의 가속전압에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항 또는 제2항에 있어서,상기 모재가 크롬을 함유하고 있을 경우, 상기 가공영역 내에서 상기 전자빔에 의해 용융된 후 급속 응고된 상기 모재의 표면에는, 상기 모재의 표면에 존재하는 철의(Fe) 결정립(grain)들 사이의 결정립계(grain boundaries)에 크롬이 응집되어 경계면이 형성되는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제9항에 있어서,상기 가공영역 내에서 상기 전자빔에 의해 용융된 후 급속 응고된 상기 모재의 표면을 피닝(peening)시키는 피닝단계를 더 포함하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제10항에 있어서,상기 피닝단계는,상기 결정립계에 응집되어 있던 크롬을 이동시켜 결정립모암(grain matrix)을 형성하게 하며, 상기 결정립모암이 균일하게 분포되고 압축되어 서로 겹쳐진 상태로 단층을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는,전자빔을 이용한 표면 열처리 방법
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제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 따른 전자빔을 이용한 표면 열처리 방법을 이용하여, 탄소강의 표면을 열처리할 수 있도록 마련되는,전자빔을 이용한 표면 열처리 장치
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