주철 - 주철의 성질

3. 주철의 성질

 

(1) 주철의 주조성

 

   1. 주철의 용해온도 : 주철은 보통 큐폴라 또는 전기로 등에서 용해하며 용융점은

     대개 1200℃ 정도이다. 용해온도는 약 1400~1500℃

   2. 유동성 : 주철에 Si량이 증가되면 수축이 적어지며 다량 첨가되면 팽창된다.

     유동성이란 용융금속이 주형 내로 흘러 들어가는 성질을 말하며 주조성을 이

     루는 중요한 요인이 된다.

 

(2) 주철의 성장

 

   주철은 보통 Ar점(723℃) 상하의 고온으로 가열과 냉각을 반복하면 강도나 수명

   을 저하시키는데 이것을 주절의 성장(growth of cast iron)이라 한다.

   1. 주철의 성장 원인

     ㄱ. 펄라이트 조직 중의 Fe3C 분해에 따른 흑연화에 의한 팽창

     ㄴ. 페라이트 조직 중의 규소의 산화에 의한 팽창

     ㄷ. A1변태의 반복과정에서 오는 체적 변화에 따른 미세한 균열이 형성되어 생

     기는 팽창

     ㄹ. 흡수된 가스에 의한 팽창

     ㅁ. 불균일한 가열로 생기는 균열에 의한 팽창

     ㅂ. 시멘타이트의 흑연화에 의한 팽창

   2. 주철의 성장 방지법

     ㄱ. 흑연의 미세화로 조직을 치밀하게 한다.

     ㄴ. C, Si는 적게 하고 Ni 첨가

     ㄷ. 편상 흑연을 구상화시킨다.

     ㄹ. 탄화물 안정원소 망간, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등을 첨가하여 Fe3C 분해 방지

   3. 주철의 성장에 도움되는 원소

     규소, 알루미늄, 니켈, 티탄이다. 이 중 티탄을 강탈산제이면서 흑연화를 촉진

     하나 오히려 많이 첨가하면 흑연화를 방해하는 요소가 된다.

   4. 주철의 성장에 방해되는 원소

      크롬, 망간 황, 몰리브덴

 

(3) 주철에 미치는 원소의 영향

   1. C : 주철에 가장 큰 영향을 미치며, 탄소함유량이 적으면 백선화된다. 반대로

     증가하면 용융점이 저해되고 주조성이 좋아진다.

   2. Si : 주철의 질을 연하게 하고 냉각시 수축을 적게 한다. 규소가 많으면 공정점

     이 저탄소강 쪽으로 이동하며, 흑연화를 촉진시킨다.

   3. Mn : 적당한 양의 망간은 강인성과 내열성을 크게 한다.

   4. P : 쇳물의 유동성을 좋게 하고, 주물의 수축을 적게 하나 너무 많으면 단단해

     지고 균열이 생기기 쉽다.

    5. S : 쇳물의 유동성을 나쁘게 하며 기공이 생기기 쉽고 수축률이 증가한다

 

(4) 시즈닝(자연시효)

 

   주철을 급냉하면 서냉시키는 것보다 수축이 크고 수축 응력이 많이 생기므로 주

   물에 균열이 생긴다. 그러므로 정밀가공을 요하는 주물에는 응력을 제거하여야 하

   는데 응력을 제거하는 방법이 시즈닝이라 한다,

   응력 제거는 주조 후 1년 이상 장시간 자연 중에 방치하는 자연시효와 인공시효가

   있다.

   자연균열을 일으키는 주된 원인은 상온취성이다.

 

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