이들 중 가장 많이 쓰이는 것은 Mg 및 Mg 계 합금이다. Mg는 처리온도에서의 증기압이 매우 높고 철과의 용해도도 낮으므로 용탕에 Mg 첨가 시의 실수율은 매우 낮게 되고 값이 저렴하여 널리 사용되어지고 있다.
구상화제의 주성분인 Mg, Ca, 희토류원소는 S나 O와의 친화력이 강하므로 용탕에 S량이 많으면 구상화제를 많이 첨가해야 한다.
Mg 및 Mg계 합금에 의한 구상화 처리
1450'C의 주철용탕에 Mg을 첨가하면 Mg의 증기압은 10기압이 되므로 Mg는 순간적으로 밖으로 방출된다. 흑연을 구상화하려면 Mg가 0.04% 이상 잔류하여야 한다. 이 때문에 발생한 Mg 증기가 용탕 중을 천천히 이동하여 용탕과 장시간 접촉하도록 하여야 한다.
Mg의 증기압을 낮추기 위해서는 Mg에 Fe, Si, Ni, Cu, Ca 등을 합금한 것을 쓰거나, Mg 증기가 내화물의 구멍을 통하여 용탕 내로 서서히 빠져나가는 방법 등이 취해지고 있다.
접종처리 (Inoculation)
구상화처리 후 흑연형상을 더욱 구형으로 하고, 흑연입자 조정 및 칠화 방지를 위해서 접종을 실시한다. 접종제로는 주로 Fe-Si(Ca 함유)가 쓰이며 그 첨가량은 Si량으로 0.4% 이하이다.
구상흑연주철 조직
구상흑연주철은 기지조직 중에 8~10%의 구상흑연이 존재한다. 유리탄화물(Fe3C)도 존재할 수 있으나 austenite 구상흑연주철 외에는 강도와 인성을 현저하게 감소한다.
정출하는 구상흑연의 크기와 분포는 주철의 화학성분이 일정해도 냉각속도에 따라 변화하고 또 용해, 용탕처리 등이 부적당하면 구상화상태가 나빠진다.
구상흑연주철은 조직에 따라 다음과 같이 분류된다. 1. 페라이트형 2. 펄라이트형 3. 시멘타이트형
바탕이 페라이트와 펄라이트로 되어 있고, 구상 흑연 주위의 둥글고 흰 부분이 페라이트인 bull's eye 조직은 펄라이트 중의 Fe3C가 분해되고, 분해된 흑연이 집합하여 구상으로 되기 때문에 그 둘레가 연한 페라이트로 둘러싸여져 마치 황소의 눈 모양과 같다고 하여 불즈아이 조직이라고 한다.
구상흑연주철 조직 : 한국산업인력공단 구상흑연주철의 종류 : 한국산업인력공단 구상흑연주철의 종류 : 신금속재료학구상흑연주철형태와 형상계수 : 신금속재료학
구상흑연주철의 성질
구상흑연주철은 강과 비슷한 강도를 갖고 연성, 인성도 비교적 좋으므로 기계구조용 부재로서 특히 사용응력이 높을 때, 충격적하중이 걸리는 경우에 적절한 재료이다.
반면에, 회주철에 비하여 주조성이 나쁘고 피삭성, 감쇠능, 열전도도 등도 저하하므로 사용할 때에는 이러한 점들을 유의하여야 하겠다.
1. 인장성질 : 명백한 항복점이 나타나지 않은 점은 회주철과 비슷하나 저응력에서 직선부를 갖고 또 연신을 가는 점은 강과 비슷하다. 2. 내충격성 : pearlite량의 증가에 따라 충격치는 낮아지고 저온도에서의 충격치는 매우 낮은 편이다. 3. 피로강도 : 피로한도는 인장강도의 증가에 따라 증가하나 피로한도비 (피로한도/인장강도)는 인장강도 증가에 따라 감소한다. 4. 고온성질 : Creep 저항은 ferrite 기지에서는 430'C에서의 파단강도가 저탄소강과 동등하다. 5. 내마모성 : 건조분위기에서는 ferrite 량의 증가에 따라 마모는 커지나 회주철보다는 양호하다. 6. 내식성 : 같은 기지의 강에 비하여 흑연이 보호피막이 되므로 우수하다.
구상흑연주철의 용도
구상흑연주철의 주요 용도는 아래와 같다.
1. 자동차용 주물 : 엔진부품, 크랭크샤프트, 피스톤 링 등 2. 선박용 주물 : 실린더헤드, 피스톤, 피스톤 링, 크래치판, 펌프케이싱 등 3. 운반, 토목, 건설기계용 주물 : 크레인 부품, 교량 부품 등 4. 농업기계용 주물 : 트랙터 부품 등 5. 제철기계용 주물 : 롤, 잉곳케이스, 프레스 프레임, 고로 부품 등 6. 공작기계용 주물 : 스탠드, 레버, 암류 등 7. 제지, 인쇄, 섬유기계용 주물 : 캠, 레버, 암류 8. 유체기계, 회전기계용 주물 : 펌프 부품, 압축기 부품, 유압모터, 터빈케이싱 등 9. 상하수도용 주물 : 주철관, 밸브 본체, 맨홀뚜껑 등
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