KR101020174B1

KR101020174B1 - 내식성이 뛰어난 오스테나이트 구상흑연주철

Info

Publication number: KR101020174B1
Application number: KR1020100077535A
Authority: KR
Inventors: 정삼석
Original assignee: (주) 동방주물
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2011-03-07

Abstract

본 발명은, 중량%로, 2.7 - 2.9%의 TC와, 2.4 - 2.6%의 Si와, 2.0 - 2.2%의 Mn과, 0.08% 이하의 P와, 21.0 - 22.0%의 Ni과, 0.2% 이하의 Cr과, Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 나머지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내식성이 뛰어난 오스테나이트 구상흑연주철을 제공한다.

Description

내식성이 뛰어난 오스테나이트 구상흑연주철 {NODULAR GRAPHITE CAST IRON HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE}

본 발명은 오스테나이트 조직을 갖는 구상흑연주철에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수와 관련된 기계 부품류에 적합하게 사용될 수 있는 내식성이 뛰어난 오스테나이트 구상흑연주철에 관한 것이다.

일반적으로 Ni을 다량으로 포함시켜서 기지조직을 오스테나이트로 만든 오스테나이트 주철은 연성이 크고 기계적 성질이 우수하며 비자성, 내식성, 내열성이 좋으므로, 이러한 성질을 요구하는 데에 주로 사용되어 왔으며, Ni-Resist 주철, nichrosilal 주철, 비자성주철 등이 알려져 있다.

다른 일례로, 중량%로, 2.5 - 3.5%의 TC(Total Carbon)와, 1.5 - 3.0%의 Si과, 0.8 - 2.0%의 Mn과, 0.10% 이하의 P과, 18.0 - 25.0%의 Ni과, 0.5 - 3.0%의 Cr을 대표조성으로 하는 구상흑연주철을 들 수 있고, 우수한 내열성을 갖는 것으로 알려져 있다.

공개특허공보 제10-2006-0033020호

금속재료학 - 양훈영, 김수영 공저 (문운당)

최근 비철금속을 포함하는 원자재 가격의 급등으로 Ni, Cr과 같은 고가의 합금원소의 함량을 가능한 한 줄일 필요성이 증가하였다.

이에 본 발명은, 중량%로, 2.7 - 2.9%의 TC와, 2.4 - 2.6%의 Si와, 2.0 - 2.2%의 Mn과, 0.08% 이하의 P와, 21.0 - 22.0%의 Ni과, 0.2% 이하의 Cr과, Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 나머지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내식성이 뛰어난 오스테나이트 구상흑연주철을 제공한다.

본 발명자는, 고가의 합금원소 함량을 줄임과 동시에 오스테나이트 구상흑연주철이 갖는 종래의 우수한 특성을 그대로 유지할 수 있는 주철의 조성을 연구한 끝에, 특히 내식성 측면에서 Ni과 Cr이 첨가되어야 하지만, 오스테나이트 조직을 얻기 위하여 오스테나이트 안정화원소인 Ni을 첨가하더라도 한계치까지만 첨가함과 동시에 페라이트 안정화원소인 Cr의 첨가를 가능한 한 억제함으로써, 원하는 내식성과 경제성 및 가공성 모두를 얻을 수 있는 위와 같은 조성을 완성해 냈다.

본 발명에 따르면, 구상흑연주철로 생산되므로, 일정한 강도와 높은 신율에 따른 인성의 향상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 내마모성, 내충격성, 내열성, 절삭성, 주조성 및 비자성의 특성을 얻을 수 있다. 아울러, Ni의 영향으로 양한 내식성을 얻을 수 있어서, 특히 해수와 관련된 부품에 사용될 때, 부식발생에 따른 문제점을 최소화할 수 있게 된다. 또한, Ni의 첨가량을 최대한으로 줄임과 동시에 Cr의 첨가량을 최대한 억제하였으므로, 생산원가를 최소화하여, 시장성을 높일 수 있게 되었다.

본 발명에 따르면, 내마모성, 내충격성, 내열성, 절삭성, 주조성 및 비자성의 특성을 가짐과 더불어 양호한 내식성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 생산 원가를 최소화한 상업성이 우수한 오스테나이트 구상흑연주철을 제공할 수 있게 된다.

이러한 본 발명에 따른 구상흑연주철은 밸브류, 임펠러류, 요크 슬리브, 파이프류에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 시험편을 인장시험하기 위한 시험편의 규격을 보여주고, 도 1b는 이러한 규격의 시험편으로 진행한 인장시험결과(응력-변형선도)를 보여준다.

본 발명의 실시예로 얻어낸 주철의 조성은, 2.75%의 TC와, 2.58%의 Si와, 2.14%의 Mn과, 0.06%의 P와, 21.6%의 Ni과, 0.07%Cr과, Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 나머지의 조성을 가졌다.

조직은 100% 오스테나이트 조직이었다.

구상화율은 96%로 확인되었다.

인장시편규격으로 KS B 0801-4호 시험편(도 1a에 시험편의 규격을 보였다)으로 인장시험을 수행한 결과를 도 1b의 응력-변형선도로부터 확인할 수 있다. 이러한 인장시험 결과는 다음과 같은 표 1로 요약될 수 있다.

이상과 같이, 인장강도 457.9 N/mm²과, 항복강도 248 N/mm²과, 신율 26.8% 가 얻어졌는데, 이를 Kg/mm² 단위로 환산하면, 인장강도 45.79 Kg/mm² (기준: 41 Kg/mm² 이상), 항복점 24.8 Kg/mm² (기준: 21 Kg/mm² 이상), 신율 26.8% (기준: 23% 이상)를 각각 나타내어, 모두 기준에 부합하였다.

또한, 경도도 153 Hb (기준: 121 - 171 Hb)를 나타내어 기준에 부합하였다.

일반 주철과 본 발명에 따른 주철의 내식성, 절삭성, 주조성(회수율)을 비교 시험하였다.

내식성 시험은, 3.5% 염수/수온 15 - 20℃에서 행해졌으며, 일반주철의 경우, 4 mm/년이었으나, 본 발명의 실시예에 따른 주철은 0.2 mm/년이어서, 20배 이상 내식성이 뛰어남을 확인하였다.

절삭성 시험은, 1회전 이송량(rpm/900으로 0.2 mm 미만)으로, 36￠봉을 30￠로 가공시, 동일 시간 동안 가공수량으로 측정하였는데, 일반 오스테나이트 스테인레스강의 경우, 1개를 가공할 수 있었고, 일반주철의 경우, 1.7개를 가공할 수 있었는데 반해, 본 발명의 실시예에 따른 주철은 1.8개를 가공할 수 있어서, 절삭성면에서, 일반 오스테나이트 스테인레스강에 비해 월등히 우수하였고, 일반 주철과 동등하거나 더 우수한 절삭성을 보여주었다.

주조성(회수율) 시험은, 요크 슬리브와 밸브 제품의 주조 방안을 비교검토하였는데, 일반주철의 경우 58%의 회수율을 나타내었는데, 본 발명의 실시예에 따른 주철은 65.4%의 회수율을 나타내어 일반주철에 비하여 월등히 우수한 주조성을 보여주었다.

Claims

중량%로, 2.7 - 2.9%의 TC와, 2.4 - 2.6%의 Si와, 2.0 - 2.2%의 Mn과, 0.08% 이하의 P와, 21.0 - 22.0%의 Ni과, 0.2% 이하의 Cr과, Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 나머지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내식성이 뛰어난 오스테나이트 구상흑연주철.