보통주철에서는 C, Si의 성분량과 냉각속도에 따라서 흑연 또는 Fe3C가 정출하는데 반하여 합금주철에서는 합금원소가 흑연화를 돕는가하면 또는 Fe3C를 안정화하는가에 따라서 응고조직이 달라진다.
또 기지에 대하여는 Ferrite를 나오기 쉽게 하는가, Perlite를 안정하게 하는가 또는 Perlite 변태점을 낮추어 상온조직을 Martensite 또는 Austenite로 하는가에 따라서 합금주철의 성질은 크게 변화한다.
합금 주철 (Alloy cast iron)은 보통 주철에 Ni, Cu, Mo, Cu, Mg 등의 합금원소나 Si, Mn, P 등을 다량 첨가하여 보통 주철에서 얻는 수 없는 뛰어난 기계적 성질과 내식, 내마모, 내열성 등의 특성을 갖도록 한 것이다. 합금 원소 중에는 Si와 같은 흑연의 발생을 쉽게 하는 것도 있고, 반대로 Mn, Cr과 같은 Fe3C의 발생을 쉽게 하는 것도 있다.
Ni 이 합금주철에 미치는 영향
흑연화를 촉진하며, 0.1%~10% 첨가하여도 조직이 미세하게 된다. Ni의 흑연화 능력은 Si의 33%~50% 수준이다. Ni은 주물의 두꺼운 부분의 조직을 억세게 하는 것을 방지하며, 얇은 부분의 칠(Chill)이 발생하는 것도 방지한다. 따라서, 두께가 고르지 않은 주물을 튼튼히 하고 내열, 내산화, 내알칼리성을 갖게 하며, 비자성인 오스테나이트 주철을 만들 경우는 Ni을 14%~38% 첨가한다.
Cr 이 합금주철에 미치는 영향
흑연화를 방지하고 탄화물을 안정화한다. Cr은 2~1.5% 첨가한다. 이 정도 포함시키면 펄라이트 조직은 미세화되며, 경도가 증가하고 내열성, 내부식성도 좋아진다. Cr을 많이 넣으면, 특히 고온에서 내열성이 높아지나 절삭이 곤란하게 된다.
Mo 이 합금주철에 미치는 영향
미세하게 흑연화를 방지한다. 0.25~1.25% 첨가하면 흑연이 미세화하여 강도, 경도, 내마모성이 증가되며, 또한 두꺼운 주물의 조직을 균일하게 한다.
Ti 이 합금주철에 미치는 영향
강한 탈산제이며, 흑연화를 촉진한다. 너무 많이 첨가하면 흑연화를 방해한다. 고탄소, 고규소의 주철에 Ti를 첨가하면 흑연을 미세화하며 경도가 높아진다. 보통 0.3% 이하의 소량을 첨가한다.
V 이 합금주철에 미치는 영향
강한 흑연화의 방지원소이다. 보통 0.1~0.5% 정도 첨가하면 흑연과 바탕조직을 미세화하고 균일하게 한다.
Cu 이 합금주철에 미치는 영향
보통 0.25~2.5% 첨가하면 경도가 증가하고, 내마모성이 개선되며, 내식성이 좋아진다. 내식성은 Cu 0.4~0.5% 부근이 가장 좋고 염산, 질산, 황산에 대하여 상당히 효과적이다.
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