【기계기사】 기계재료 5강. 주철

5강. 주철(cast iron)

 

추천글 : 【재료역학】 재료역학 목차

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1. 개요 [본문]

2. 주철의 조직 [본문]

3. 주철 종류 [본문]

4. 주강품 [본문]

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 1. 개요 [목차]

⑴ 아공정주철, 공정주철, 과공정주철

① 아공정주철 : 2.11 ~ 4.3%

② 공정주철 : 4.3%

③ 과공정주철 : 4.3 ~ 6.68%

⑵ 용도 : 주물 재료, 공작기계 베드·프레임, 실린더

⑶ 장점 : 용융점 낮음. 유동성 높음. 주조성 높음. 마찰저항 낮음. 절삭성 높음. 압축강도 높음. 녹 발생 적음. 저렴

⑷ 단점 : 인장강도, 휨 강도 낮음. 충격값, 연신물 낮음. 가공도 낮음

 

 

2. 주철의 조직 [목차]

⑴ 주철 5대 원소

① C : 용융점 감소. 주조성 증가

② Si : 흑연화 촉진제. 과하면 강도, 인성, 연성 감소

③ Mn : 흑연화 방지제

④ P : 용융점 감소. 유동성 증가

⑤ S : 유동성 감소. 절삭정 증가

⑵ 회주철 : 유리 탄소 (흑연)

① C, Si 함량이 높음

② Mn 함량이 적은 파면이 회색을 나타냄

③ 냉각속도 낮음 → 경도 낮음

④ 예 : 페라이트, 펄라이트 등

⑶ 백주철 : 화합탄소 Fe₃C

① Si 합량이 적고 Mn 합량이 많아 화합 탄소(combined carbon)로 존재함

② 냉각속도 높음 → 경도 높음. 펄라이트, 시멘타이트 등

⑷ 흑연화 (탈산화)

① Fe₃C 분해 → 흑연

② 촉진제 : Si, Ni, Al, Ti, Co

③ 방지제 (탄화 안정화 원소) : Mo, Mn, Cr, S, V, W

④ (주석) Mn, Cr이 산화수가 다양한 것과 탄화 안정은 관련이 있을 듯

⑸ 마우러 조직도 : C, Si의 양에 따른 주철의 조직도

⑹ 주철의 성장

① 주철을 A₁ 이상의 온도에서 가열·냉각 반복 → 부피 팽창. 변형. 균열

② 방지법

○ 흑연 미세화 : 핵 생성 촉진. 조직 치밀

○ C, Si 양 감소

○ 탄화안정화원소 첨가

○ 편상흑연을 구상화

 

 

3. 주철의 종류 [목차]

⑴ 보통주철 (편상흑연주철) : 회주철. 편상흑연 + 페라이트. 인장강도 낮음

⑵ 고급주철 (펄라이트 주철) : 펄라이트 → 미하나이트주철

① 미하나이트 주철

○ Fe-Si 또는 Ca-Si을 접종시켜 흑연을 미세화시키고 이를 통해 강도 증가

○ 예 : 공작기계 안내면 (내마멸성 증가), 실린더 (강도 증가)

⑶ 칠드주철 (냉경주철)

① 급냉으로 경화

② 외부 칠드층 : 백주철, 시멘타이트

③ 내부 : 회주철

④ 예 : 기차바퀴, 제강용 줄 등

⑤ (주석) 급냉을 해서 안쪽에 탄소가 많다는 식으로 암기할 것

⑷ 구상흑연주철

① 보통주철에 Mg, Ca, Ce을 첨가하여 흑연을 구상화 : (주석) 모두 (+2)의 이온을 형성하는 듯

② 인장강도 증가

③ 페딩(fading) 현상 : 구상화 처리 후 용탕상태로 방치하면 흑연구상화 효과가 소멸하는 것

⑸ 가단주철

① 백주철을 장시간 열처리(풀림)하여 탄소(C)를 분해하여 인성, 연성 증가

② 백심가단주철 : 탈탄

③ 흑심가단주철 : 흑연화. 1단계는 유리시멘타이트. 2단계는 펄라이트

 

 

4. 주강품 [목차]

⑴ 내부응력이 있음 → 풀림 처리

⑵ 저탄소주강 : ~ 0.2% C

⑶ 중탄소주강 : 0.2 ~ 0.5% C

⑷ 고탄소주강 : 0.5% C

 

입력: 2020.08.18 22:06