강(鋼)의 탄소함유량을 증가시키기 위하여 탄소를 강의 표면층에 침입·고용시키는 방법. 침탄할 때 고체상태의 철에 탄소원자를 침투시켜야 하는데, 철은 실온에서는 체심입방결정(α철)이어서 탄소원자는 끼어들기 어렵다. 그러나 910℃ 이상에서는 면심입방결정(철)이 되어 최대 2％까지 탄소원자가 철원자의 틈새에 끼어들 수 있다. 탄소원자가 녹아 들어간 철(오스테나이트)을 고온에서 담금질하면 마텐자이트라는 체심정방결정의 조직이 된다. 마텐자이트는 탄소농도가 높을수록 단단하지만 부러지기 쉽다. 침탄은 탄소농도가 낮은 연철의 표면부를 탄소농도가 높은 마텐자이트로 변환하는 것을 목적으로 한 표면경화법이며, 침탄한 철은 톱니바퀴와 같이 잘 마모되지 않고 잘 갈라지지 않는 부품에 이용되고 있다. 침탄 후에 담금질을 하면 표면은 더욱 단단해지고 내마모성이 좋아진다. 또 중심부는 강인하여 충격저항이 높으므로 베어링, 피스톤링, 기계부품의 섭동부(攝動部) 등에 가공된다. 침탄으로는 고체침탄법·액체침탄법·기체침탄법이 있다
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