KR101054771B1 - Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings - Google Patents

Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings Download PDF

Info

Publication number
KR101054771B1
KR101054771B1 KR1020080067558A KR20080067558A KR101054771B1 KR 101054771 B1 KR101054771 B1 KR 101054771B1 KR 1020080067558 A KR1020080067558 A KR 1020080067558A KR 20080067558 A KR20080067558 A KR 20080067558A KR 101054771 B1 KR101054771 B1 KR 101054771B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
cast iron
high temperature
silicon
spheroidal graphite
Prior art date
Application number
KR1020080067558A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100007090A (en
Inventor
김의준
박주열
이재기
김종문
Original Assignee
기아자동차주식회사
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 기아자동차주식회사, 현대자동차주식회사 filed Critical 기아자동차주식회사
Priority to KR1020080067558A priority Critical patent/KR101054771B1/en
Publication of KR20100007090A publication Critical patent/KR20100007090A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101054771B1 publication Critical patent/KR101054771B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/04Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/04Making ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/08Making cast-iron alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys
    • C22C37/10Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C2200/00Crystalline structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

중량%로, 탄소 2.7~3.5%, 규소 4.5~5.0, 망간 0.35% 이하, 인 0.05 이하, 황 0.05% 이하, 몰리브덴 0.6~0.8%, 니켈 0.1% 이하, 구리 0.1% 이하, 마그네슘 0.025% 이상, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 페라이트계 구상흑연주철이 소개된다. 이러한 구상흑연주철은 고온에서의 내열성 및 고온 물성 등이 우수하면서도 기존재 대비 원가가 저렴하다.By weight%, carbon 2.7-3.5%, silicon 4.5-5.0, manganese 0.35% or less, phosphorus 0.05 or less, sulfur 0.05% or less, molybdenum 0.6-0.8%, nickel 0.1% or less, copper 0.1% or less, magnesium 0.025% or more, Ferritic nodular cast iron having a composition containing the remaining iron and other unavoidable impurities is introduced. Such nodular cast iron has excellent heat resistance and high temperature properties at high temperatures, but is cheaper than conventional materials.

구상흑연, 주철, 내열, 내산화성 Spheroidal Graphite, Cast Iron, Heat Resistant, Oxidation Resistance

Description

페라이트계 구상흑연주철재 주조물 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING METAL CASTING OF FERRITIC NODULAR IRON}Ferritic spherical graphite cast iron manufacturing method {METHOD FOR MANUFACTURING METAL CASTING OF FERRITIC NODULAR IRON}

본 발명은 내열 특성을 갖는 페라이트계 구상흑연주철에 관한 것으로, 특히, 고온에서의 강도 및 내산화성이 우수한 고 규소 페라이트계 구상흑연주철 및 이러한 주철재의 주조물 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to ferritic nodular cast iron having heat resistance, and more particularly, to high silicon ferritic nodular graphite cast iron having excellent strength and oxidation resistance at high temperatures, and a method for producing a cast of such a cast iron material.

차량 엔진 배기계의 배기 매니폴드나 터빈하우징 등과 같은 부품은 가열과 냉각과정에 반복 노출된다. 따라서, 이러한 부품은 우수한 고온 강도 및 내산화성이 요구된다.Components such as exhaust manifolds and turbine housings in vehicle engine exhaust systems are repeatedly exposed to heating and cooling processes. Therefore, such parts require excellent high temperature strength and oxidation resistance.

현재 배기 매니폴드에 사용되는 재질은 주강을 제외하면 FCD500-SM1 및 FCD550-SM1 주철 등이 사용되고 있으며 고온에서의 물성 향상과 내산화성을 위하여 기존 구상흑연주철에 Si, Ni, Mo 성분 등을 첨가하여 사용하는 것이 특징이다. 이러한 재질은 배기계 온도 약 850℃ 이하에서 사용하는데 문제가 없다.Except cast steel, FCD500-SM1 and FCD550-SM1 cast iron are used for the current exhaust manifold, and Si, Ni, Mo, etc. are added to the existing spheroidal graphite cast iron to improve physical properties and oxidation resistance at high temperatures. It is characteristic to use. Such a material is not a problem for use at an exhaust system temperature of about 850 ° C. or lower.

그러나, 최근 차량 배기량의 증가와 출력의 증대 등으로 배기가스 온도가 급속히 상승하고 있는 추세이며 최근 870℃ 이상의 배기가스에 견딜 수 있는 배기계 재질의 개발 요구가 증가하고 있는 실정이다. 배기온도가 상승함에 따라 발생되는 현 배기계 재질의 주요 문제점은 급격한 온도변화에 따른 재질의 열변형 및 이에 기인한 크랙발생과 고온 산화 스케일에 의한 촉매 공격 및 이로 인한 담체 손상이다. However, in recent years, the exhaust gas temperature is rapidly increasing due to an increase in vehicle displacement and an increase in output, and there is an increasing demand for development of an exhaust system material that can withstand exhaust gases of 870 ° C or more. The main problem of current exhaust system materials caused by the rise of exhaust temperature is thermal deformation of the material due to rapid temperature change, cracks caused by this and catalyst attack by high temperature oxidation scale and damage to the carrier.

일반적으로 주철의 고온강도 향상을 위해 첨가하는 원소는 Mo, V 등으로서 탄화물의 석출 및 고용강화를 통하여 고온에서의 물성을 확보한다. 종래의 소재는 고온강도의 확보를 위해 몰리브덴 함유량을 0.8~1.2wt% 정도로 설정하고 있으나 최근 유가금속인 몰리브덴의 가격이 급등하여 제조원가가 상승함에 따라 몰리브덴 첨가량이 제한적일 수밖에 없는 실정이다. In general, the elements added to improve the high temperature strength of cast iron are Mo, V and the like to secure physical properties at high temperature through precipitation and solid solution strengthening of carbides. Conventional materials set the molybdenum content to about 0.8 to 1.2wt% to secure high temperature strength, but the amount of molybdenum is inevitably limited due to the recent increase in the cost of molybdenum, a valuable metal, and a rise in manufacturing cost.

한편 규소는 기지의 페라이트화 및 내산화성 향상을 위해 첨가하지만 주조성 저하 및 절삭성 문제를 고려하여 실질적으로 4.5wt% 이내로 제한하고 있다. 따라서 종래의 소재로는 배기온도 상승에 따른 배기계 내부의 산화박리의 증가 및 이로 인한 촉매 담체 손상이 필연적으로 증가하고 있는 추세이다. On the other hand, silicon is added to improve ferrite and known oxidation resistance, but is limited to within 4.5wt% in consideration of deterioration in castability and machinability. Therefore, in the conventional materials, the increase in the oxidation release in the exhaust system and the damage to the catalyst carrier due to the increase in the exhaust temperature inevitably increases.

따라서 고온강도 향상에 필수 원소인 몰리브덴 사용량을 최적화하여 제조원가 상승에 대응하고 고규소 함량이라도 주조성의 영향을 최소화 시킬 수 있는 최적의 배기계 재질 개발과 이의 주조 조건이 절설히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need for the development of an optimal exhaust system material and its casting conditions in order to optimize the use of molybdenum, an essential element for improving the high temperature strength, to cope with the increase in manufacturing cost and to minimize the effect of castability even with a high silicon content.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 고온에서의 내열성 및 고온 물성 등이 우수하면서도 기존재 대비 원가가 저렴한 페라이트계 구상흑연주철 및 이러한 주철재의 주조물 제조방법을 제공함에 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems described above, and an object of the present invention is to provide a ferritic spheroidal graphite cast iron having excellent heat resistance and high temperature properties at high temperatures and a low cost compared to existing materials, and a method for manufacturing a cast of such cast iron materials. have.

또한, 본 발명은 고온에서 사용되는 배기 매니폴드용 합금의 구성 성분을 조정하고, 최적의 주조조건을 도출함으로써 Si를 4.5% 이상 첨가하여도 기지조직에 Si의 개재물 편석을 막을 수 있고, 또한 Mo 등의 정출 탄화물을 일정양 분해시킴으로서 이들 원소의 편석없이 이들 원소가 가지는 고유의 특성을 나타냄으로써 고온 강도 및 내산화성이 우수한 페라이트계 내열 주철 및 이러한 주철재의 주조물 제조방법을 제공함에 목적이 있다.In addition, the present invention adjusts the constituents of the alloy for exhaust manifolds used at high temperatures and derives the optimum casting conditions, thereby preventing the inclusion of Si in the matrix even when 4.5% or more of Si is added. It is an object of the present invention to provide ferrite heat-resistant cast iron having excellent high temperature strength and oxidation resistance and a method for producing a casting of such cast iron material by decomposing a predetermined amount of crystallized carbides such as and the like and exhibiting inherent characteristics of these elements without segregation of these elements.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 페라이트계 구상흑연주철은, 중량%로, 탄소 2.7~3.5%, 규소 4.5~5.0%, 망간 0.35% 이하, 인 0.05% 이하, 황 0.05% 이하, 몰리브덴 0.6~0.8%, 니켈 0.1% 이하, 구리 0.1% 이하, 마그네슘 0.025% 이상, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성으로 이루어진다.Ferritic spherical graphite cast iron according to the present invention for achieving the above object, by weight%, carbon 2.7-3.5%, silicon 4.5-5.0%, manganese 0.35% or less, phosphorus 0.05% or less, sulfur 0.05% or less, molybdenum It consists of 0.6-0.8%, nickel 0.1% or less, copper 0.1% or less, magnesium 0.025% or more, and the remaining iron and other unavoidable impurities.

본 발명에 따른 주조방법은, 중량%로, 탄소 2.7~3.5%, 규소 4.5~5.0%, 망간 0.35% 이하, 인 0.05% 이하, 황 0.05% 이하, 몰리브덴 0.6~0.8%, 니켈 0.1% 이하, 구리 0.1% 이하, 마그네슘 0.025% 이상, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 합금 용탕을 마련하는 과정; 및 상기 용해물을 출탕온도 1500~1600℃, 주입온도 1420~1460℃로 주조하여, 페라이트 기지조직이 80% 이상이며 흑연 크기가 100㎛ 미만이고 구상화율이 70% 이상인 주조물을 제조하는 과정;을 포함한다.Casting method according to the present invention, in weight%, carbon 2.7-3.5%, silicon 4.5-5.0%, manganese 0.35% or less, phosphorus 0.05% or less, sulfur 0.05% or less, molybdenum 0.6-0.8%, nickel 0.1% or less, Preparing an alloy molten metal having a composition containing 0.1% or less of copper, 0.025% or more of magnesium, and remaining iron and other unavoidable impurities; And casting the melt at a tapping temperature of 1500 to 1600 ° C. and an injection temperature of 1420 to 1460 ° C. to produce a casting having a ferrite matrix structure of 80% or more, a graphite size of less than 100 μm, and a spheroidization rate of 70% or more. Include.

상술한 바와 같이 제조된 페라이트계 구상흑연주철은 기존의 내열 구상흑연 주철과 비교하여 고온 내산화성이 월등히 우수하다.Ferrite-based nodular cast iron prepared as described above is superior in high temperature oxidation resistance as compared with conventional heat-resistant nodular cast iron.

또한, Mo 함량 저감을 통해 적정수준의 고온인장 물성을 유지하면서도 원가절감 효과가 크다.In addition, while reducing the Mo content, the cost saving effect is great while maintaining the high-temperature tensile properties at an appropriate level.

또한, 주철 내 실리콘 함량 증대에 따른 취성 발생이 없기 때문에 추가적인 열처리 공정을 필요로 하지 않는다.In addition, since there is no brittleness due to the increase in the silicon content in cast iron, no additional heat treatment process is required.

본 발명에 따라 제조된 페라이트계 구상흑연주철은 위와 같은 특성과 함께 고온인장 강도 등의 고온 기계적 물성이 우수하여 고출력 엔진의 배기 매니폴드나 터보차저의 터빈 하우징에 이용될 수 있다.The ferritic spheroidal graphite cast iron manufactured according to the present invention is excellent in high temperature mechanical properties such as high temperature tensile strength, together with the above characteristics, and can be used in a turbine housing of an exhaust manifold or a turbocharger of a high power engine.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 페라이트계 구상흑연주철에 대하여 상세하게 살펴본다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail with respect to the ferritic spheroidal graphite iron according to the present invention.

본 발명에 따른 페라이트계 구상흑연주철에 함유되는 성분들의 기능 및 함량 한정 이유를 살펴보면, 탄소(C)는 재료의 강도와 경도를 증가시키고 미세 합금원소가 탄화물을 석출하는데 필수적인 원소로서, 함량은 유동성 저하 및 초정 흑연정출을 고려하여 2.7~3.5wt%로 함유된다.Looking at the reason for the function and content limitation of the components contained in the ferritic nodular cast iron according to the present invention, carbon (C) is an essential element to increase the strength and hardness of the material and precipitate the carbides, the content is fluidity It is contained in the range of 2.7 to 3.5 wt% in consideration of deterioration and primary graphite crystallization.

규소는(Si) 4.5~5.0wt% 포함된다. 규소는 공석 변화중에 형성되는 페라이트 양을 증가시키고 내산화성을 향상시킨다. 주조시 용탕흐름 및 절삭성을 고려하여 구상흑연주철의 규소 함량은 4.5wt% 미만으로 제한되는 것이 통상적이나, 본 발명에서는 내산화성 향상 목적으로 5.0wt%까지 첨가한다. Silicon (Si) is included 4.5 ~ 5.0wt%. Silicon increases the amount of ferrite formed during vacancy changes and improves oxidation resistance. In the casting, the silicon content of the spherical graphite cast iron is usually limited to less than 4.5 wt% in consideration of the melt flow and the machinability, but in the present invention, up to 5.0 wt% is added for the purpose of improving oxidation resistance.

망간(Mn)은 페라이트에서 오스테나이트 변태 온도를 낮추기 때문에 0.35wt% 이하 범위로 한정된다. 망간은 대체로 원료인 스크랩을 통하여 유입되므로 공정상 함량의 상한치만이 세밀하게 관리된다.Manganese (Mn) is limited to 0.35wt% or less because it lowers the austenite transformation temperature in ferrite. Manganese is usually introduced through scrap as a raw material, so only the upper limit of the process content is carefully controlled.

인(P)은 스테다이트(Steadite)를 형성하고 취성과 전성에 영향을 미치므로 0.05wt% 이하(0% 포함)로 관리된다.Phosphorus (P) is managed to 0.05 wt% or less (including 0%) because it forms steadite and affects brittleness and malleability.

황(S)은 Fe3C의 안정도를 증가시키나 흑연 정출을 저해하므로 0.05wt% 이하(0% 포함)로 관리된다.Sulfur (S) increases the stability of Fe 3 C but inhibits graphite crystallization is managed to 0.05wt% or less (including 0%).

몰리브덴(Mo)은, 페라이트에 고용강화 효과를 제공하며 석출 탄화물을 형성하여 고온 강도를 향상시키며, 또한 평균 열팽창 계수를 떨어뜨려 고온영역에서의 열응력 발생을 저감시킨다. 그 함유량은 0.6wt% 이상으로 관리되는데, 유가금속인 관계로 원가절감을 위해 0.8wt% 이하로 조절하여 요구되는 고온 강도 물성을 유지시킨다.Molybdenum (Mo) provides a solid-solution strengthening effect on the ferrite, and forms precipitated carbides to improve the high temperature strength, and also reduces the average thermal expansion coefficient to reduce the generation of thermal stress in the high temperature region. The content is managed at 0.6wt% or more, and because it is a valuable metal, it is controlled to 0.8wt% or less for cost reduction to maintain the required high temperature strength properties.

니켈(Ni)은 상온 연신율을 향상시킬 목적으로 소량 첨가하는데, 그 함량은 0.1wt% 이하(0% 불포함)로 제한된다. 원료인 스크랩을 통하여 유입된다.Nickel (Ni) is added in small amounts for the purpose of improving the room temperature elongation, the content is limited to 0.1wt% or less (0% not included). It is introduced through scrap as raw material.

구리(Cu)는 경도 및 내마모성 향상을 위해 첨가되며, 다량 첨가시 절삭성을 저하시키므로 그 함량은 0.1wt% 이하(0% 불포함)로 제한된다. 원료인 스크랩을 통하여 유입된다.Copper (Cu) is added to improve the hardness and wear resistance, the content is limited to 0.1wt% or less (0% not included) because it reduces the machinability when a large amount is added. It is introduced through scrap as raw material.

마그네슘(Mg)은 응고과정에서 흑연 구상화를 촉진하기 위해 소량 첨가하는 것으로, 그 함량은 0.025wt% 이상이어야 하며, 바람직하게는, 0.025~0.05wt%로 포함된다.Magnesium (Mg) is added in small amounts to promote graphite spheroidization in the solidification process, the content of which should be 0.025wt% or more, preferably, 0.025 ~ 0.05wt%.

한편, 위와 같이 구상흑연주철에 규소가 4.5wt% 이상으로 많이 포함될 경우 산화 피막과 기지와의 계면에 밀접한 Fe2SiO4가 많이 생성되어 내산화성 향상에 유리하다. 그러나, 규소 함량의 증가로 인해 주조성이 문제가 된다.
따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 중량%로, 탄소 2.7~3.5%, 규소 4.5~5.0%, 망간 0.35% 이하, 인 0.05% 이하, 황 0.05% 이하, 몰리브덴 0.6~0.8%, 니켈 0.1% 이하, 구리 0.1% 이하, 마그네슘 0.025% 이상, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 합금 용탕을 마련한 다음, 출탕온도 1500~1600℃(바람직하게는 1500℃), 주입온도 1420~1460℃로 유지하여 주조한다.
이로써 규소 4.5wt% 이상에서도 주조성의 문제 없이 내산화성 및 고온강도가 우수한 물성치 확보가 가능하다. 제조되는 구상흑연주철은 페라이트 기지조직이 80% 이상이며, 흑연 크기가 100㎛ 미만으로 구상화율이 70%이고, 경도는 210~270HB인 것이 바람직하다.
On the other hand, as described above, when a large amount of silicon is contained in the spheroidal graphite cast iron at 4.5wt% or more, Fe 2 SiO 4 which is close to the interface between the oxide film and the matrix is generated, which is advantageous in improving oxidation resistance. However, castability becomes a problem due to an increase in the silicon content.
Therefore, according to the embodiment of the present invention, by weight%, carbon 2.7-3.5%, silicon 4.5-5.0%, manganese 0.35% or less, phosphorus 0.05% or less, sulfur 0.05% or less, molybdenum 0.6-0.8%, nickel 0.1% or less , An alloy molten metal having a composition containing 0.1% or less of copper, 0.025% or more of magnesium, and remaining iron and other unavoidable impurities, was prepared, and then maintained at a tapping temperature of 1500 to 1600 ° C (preferably 1500 ° C) and an injection temperature of 1420 to 1460 ° C. Casting.
This ensures excellent properties of oxidation resistance and high temperature strength even without the problem of castability even at 4.5 wt% or more of silicon. Spheroidal graphite cast iron produced is more than 80% ferrite matrix, graphite size is less than 100㎛, spheroidization rate is 70%, hardness is preferably 210 ~ 270HB.

본 발명에 따른 구상흑연주철의 성능 확인을 위한 일례로서, 아래의 표 1에 기재된 조성을 갖는 실시예 1,2와 비교예 1,2의 구상흑연주철 시편을 제조하여 고온에서의 인장강도 및 산화 시험을 실시하였다.As an example for confirming the performance of the nodular graphite cast iron according to the present invention, the specimens of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 having the composition shown in Table 1 below were prepared to test the tensile strength and oxidation at high temperature. Was carried out.

구분
division
조성 (wt%)Composition (wt%)
CC SiSi MnMn PP SS MoMo NiNi CuCu MgMg 실시예1Example 1 3.053.05 5.005.00 0.200.20 0.0350.035 0.00900.0090 0.610.61 0.0400.040 0.0610.061 0.0360.036 실시예2Example 2 3.013.01 5.005.00 0.200.20 0.0350.035 0.00770.0077 0.620.62 0.0420.042 0.0590.059 0.0350.035 비교예1Comparative Example 1 3.743.74 3.603.60 0.170.17 0.040.04 0.00270.0027 0.460.46 0.0440.044 0.0710.071 0.0340.034 비교예2Comparative Example 2 3.183.18 4.334.33 0.210.21 0.0360.036 0.00470.0047 1.041.04 0.0470.047 0.0840.084 0.0350.035

실시예Example 1 One

탄소 3.05wt%, 규소 5.00wt%, 망간 0.20wt%, 인 0.035wt%, 황 0.009wt%, 몰리브덴 0.61wt%, 니켈 0.04wt%, 구리 0.061wt%, 마그네슘 0.036wt%을 조성으로 하는 구상흑연주철 시편을 통상적인 주조 방식을 적용하여 제작하였다.Spheroidal graphite composed of carbon 3.05wt%, silicon 5.00wt%, manganese 0.20wt%, phosphorus 0.035wt%, sulfur 0.009wt%, molybdenum 0.61wt%, nickel 0.04wt%, copper 0.061wt%, magnesium 0.036wt% Cast iron specimens were fabricated using conventional casting methods.

실시예Example 2 2

탄소C 3.01wt%, 규소 5.00wt%, 망간 0.20wt%, 인 0.035wt%, 황 0.0077wt%, 몰리브덴 0.62wt%, 니켈 0.042wt% 이하, 구리 0.059wt%, 마그네슘 0.035wt%을 조성으로 하는 구상흑연주철 시편을 통상적인 주조 방식을 적용하여 제작하되, 규소의 함량 증대로 인한 취성에 대한 개선효과의 확인을 위해 노(furnace)에서 930℃에서 90분간 유지한 다음, 500℃까지 노냉한 후에 공냉하는 열처리를 하였다.Carbon C 3.01wt%, Silicon 5.00wt%, Manganese 0.20wt%, Phosphorus 0.035wt%, Sulfur 0.0077wt%, Molybdenum 0.62wt%, Nickel 0.042wt% or less, Copper 0.059wt%, Magnesium 0.035wt% Spheroidal graphite cast iron specimens are fabricated by using a conventional casting method, but after 90 minutes at 930 ℃ in the furnace (furnace) to confirm the improvement effect on the brittleness due to the increase in the content of silicon, after the furnace is cooled to 500 ℃ Air-cooling heat treatment was performed.

비교예Comparative example 1 One

탄소 3.74wt%, 규소 3.60wt%, 망간 0.17wt%, 인 0.04wt%, 황 0.0027wt%, 몰리브덴 0.46wt%, 니켈 0.044wt%, 구리 0.071wt%, 마그네슘 0.034wt%를 조성으로 구상흑연주철 시편을 통상적인 주조 방식을 이용하여 제작하였다.Spheroidal graphite cast iron with the composition of carbon 3.74wt%, silicon 3.60wt%, manganese 0.17wt%, phosphorus 0.04wt%, sulfur 0.0027wt%, molybdenum 0.46wt%, nickel 0.044wt%, copper 0.071wt%, magnesium 0.034wt% Specimens were fabricated using conventional casting methods.

비교예Comparative example 2 2

탄소C 3.18wt%, 규소 4.33wt%, 망간 0.21wt%, 인 0.036wt%, 황 0.0047wt%, 몰리브덴 1.04wt%, 니켈 0.047wt%, 구리 0.084wt%, 마그네슘 0.035wt%를 조성으로 하는 구상흑연주철 시편을 통상적인 주조 방식을 이용하여 제작하였다.Spherical composition consisting of carbon C 3.18wt%, silicon 4.33wt%, manganese 0.21wt%, phosphorus 0.036wt%, sulfur 0.0047wt%, molybdenum 1.04wt%, nickel 0.047wt%, copper 0.084wt%, magnesium 0.035wt% Graphite cast iron specimens were fabricated using conventional casting methods.

시험 1 (고온 Test 1 (high temperature 인장강도The tensile strength 시험) exam)

실시예 1,2 및 비교예 1,2에 대한 물성을 비교하기 위하여 통상의 장비를 이용하여 고온인장 실험을 하였다.In order to compare the physical properties of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, a high temperature tensile test was conducted using conventional equipment.

그 결과, 도 1a 내지 도 1c에서 보듯이, 가혹한 배기계 모드인 재질 표면온도 700~800℃에서 비교예 2가 가장 높은 고온 인장강도를 나타났으며 그 다음으로 실시예 1,2 및 비교예 1의 순으로 나타났다. 이러한 결과로부터 고용강화 효과를 발휘하는 Mo 첨가량에 비례하여 고온 인장강도가 향상됨으로 알 수 있다. 한편, 실시예 1,2의 시험 결과에서 나타난 바와 같이 열처리 유무에 따른 인장강도의 변화는 없음을 알 수 있다.As a result, as shown in Figures 1a to 1c, Comparative Example 2 exhibited the highest high temperature tensile strength at the material surface temperature 700 ~ 800 ℃ of the harsh exhaust system mode, and then of Example 1,2 and Comparative Example 1 In order. From these results, it can be seen that the high temperature tensile strength is improved in proportion to the amount of Mo added to exhibit a solid solution strengthening effect. On the other hand, as shown in the test results of Examples 1 and 2 it can be seen that there is no change in tensile strength with or without heat treatment.

시험 2 (고온 산화 시험)Test 2 (high temperature oxidation test)

실시예 1,2 및 비교예 1,2에 대해 통상의 장비를 이용하여 고온 산화 시험을 하였다. 시험은 700℃의 노에 각 시편을 넣은 후 시간에 따른 각 시편의 무게 변화량을 측정하고 현미경을 통한 산화스케일 두께를 측정하는 방식으로 진행되었다.The high temperature oxidation test was carried out for Example 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 using conventional equipment. The test was carried out by placing each specimen in a furnace at 700 ° C. and then measuring the weight change of each specimen over time and measuring the thickness of the oxide scale through the microscope.

그 결과, 도 2에서 보듯이, 실시예 1,2가 가장 적은 무게 변화, 가장 적은 산화스케일이 발생되는 것으로 나타났다. Si 함량 증가에 따라 산화 피막과 기지와의 계면에 밀접한 Fe2SiO4가 많이 생성되어 내산화성이 향상되었기 때문일 것이다. 도 3에는 현미경을 통한 산화스케일 두께의 측정 결과가 나타나 있는데, 실시예들의 경우 산화스케일의 두께는 대략 100㎛ 이하로서, 산화스케일의 두께가 130~200㎛ 이상인 비교예들에 비하여 내산화성이 비교예들 보다 월등히 우수함을 알 수 있따.As a result, as shown in Figure 2, Examples 1 and 2 showed that the smallest weight change, the smallest scale of oxidation occurs. The increase in the Si content may be due to the generation of a large amount of Fe 2 SiO 4 close to the interface between the oxide film and the matrix to improve the oxidation resistance. Figure 3 shows the results of the measurement of the thickness of the oxide scale through a microscope, the thickness of the oxide scale is about 100㎛ or less in the case of the embodiment, compared with the oxidation resistance compared to the comparative examples of the thickness of the oxide scale is 130 ~ 200㎛ or more It is much better than the examples.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.While specific embodiments of the present invention have been illustrated and described, those of ordinary skill in the art may vary the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the following claims. It is to be understood that modifications and variations are possible.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 대한 고온 인장시험 결과를 나타낸 그래프로서, 도 1a는 700℃, 도 1b는 750℃, 도 1c는 800℃ 조건에서의 시험 결과이며,Figure 1a to 1c is a graph showing the results of the high temperature tensile test for the Examples and Comparative Examples according to the present invention, Figure 1a is 700 ℃, Figure 1b is 750 ℃, Figure 1c is the test results at 800 ℃ conditions,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 실시예와 비교예에 대한 고온(700℃) 산화시험 결과를 나타낸 도면으로서, 도 2는 무게 변화량을 보인 그래프이며, 도 3은 표면 산화층의 두께를 보인 현미경 사진이다.2 and 3 is a view showing the results of the high temperature (700 ℃) oxidation test for the Example and Comparative Example according to the present invention, Figure 2 is a graph showing the weight change amount, Figure 3 is a microscope showing the thickness of the surface oxide layer It is a photograph.

Claims (2)

중량%로, 탄소 2.7~3.5%, 규소 4.5~5.0%, 망간 0.35% 이하, 인 0.05% 이하, 황 0.05% 이하, 몰리브덴 0.6~0.8%, 니켈 0.1% 이하, 구리 0.1% 이하, 마그네슘 0.025~0.05%, 나머지 철 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 갖는 합금 용탕을 마련하는 과정; 및By weight%, carbon 2.7-3.5%, silicon 4.5-5.0%, manganese 0.35% or less, phosphorus 0.05% or less, sulfur 0.05% or less, molybdenum 0.6-0.8%, nickel 0.1% or less, copper 0.1% or less, magnesium 0.025- Preparing an alloy molten metal having a composition containing 0.05%, remaining iron and other unavoidable impurities; And 상기 합금 용탕을 출탕온도 1500~1600℃, 주입온도 1420~1460℃로 주조하여, 페라이트 기지조직이 80% 이상이며 흑연 크기가 100㎛ 미만이고 구상화율이 70% 이상인 주조물을 제조하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 구상흑연주철재 주조물 제조방법.Casting the molten alloy at a tapping temperature of 1500 to 1600 ° C. and an injection temperature of 1420 to 1460 ° C. to produce a casting having a ferrite matrix of 80% or more, a graphite size of less than 100 μm, and a spheroidization rate of 70% or more. Ferrite-based nodular cast iron casting manufacturing method characterized in that. 삭제delete
KR1020080067558A 2008-07-11 2008-07-11 Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings KR101054771B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080067558A KR101054771B1 (en) 2008-07-11 2008-07-11 Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080067558A KR101054771B1 (en) 2008-07-11 2008-07-11 Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100007090A KR20100007090A (en) 2010-01-22
KR101054771B1 true KR101054771B1 (en) 2011-08-05

Family

ID=41816127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080067558A KR101054771B1 (en) 2008-07-11 2008-07-11 Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101054771B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952620B (en) * 2014-05-26 2016-05-18 陈国� A kind of vanadium titanium ferrite ductile cast iron and preparation method thereof
CN111926242A (en) * 2020-09-02 2020-11-13 江苏华培动力科技有限公司 High-silicon-molybdenum nodular cast iron material and preparation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060040954A (en) * 2004-11-08 2006-05-11 현대자동차주식회사 Ductile graphite cast iron for exhaust manifold of vehicle
KR100681270B1 (en) 2005-09-05 2007-02-09 한금태 Nodular cast iron

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060040954A (en) * 2004-11-08 2006-05-11 현대자동차주식회사 Ductile graphite cast iron for exhaust manifold of vehicle
KR100681270B1 (en) 2005-09-05 2007-02-09 한금태 Nodular cast iron

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100007090A (en) 2010-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5806468B2 (en) Austenitic ductile cast iron
JP5232620B2 (en) Spheroidal graphite cast iron
JP6079641B2 (en) Spheroidal graphite cast iron excellent in strength and toughness and method for producing the same
CN111621660B (en) Precipitation strengthening type high-temperature high-entropy alloy capable of precipitating carbide in situ and preparation method thereof
KR101013843B1 (en) High Strength and High Oxidation Resist Hi Silicon Ferritic CGI Cast Iron
WO2023134292A1 (en) Cast iron-based austenite creep-resistant steel, and preparation method and use therefor
JP2009540115A (en) Cast iron alloy with excellent high-temperature oxidation resistance
WO2021134949A1 (en) Hot-work die steel electroslag remelting ingot and preparation method therefor
KR20140010448A (en) Cast iron alloy and exhaust component manufactured thereby
EP2573199B1 (en) Austenitic cast iron, cast product of austenitic cast iron, and process for production of the cast product
KR101054771B1 (en) Ferritic Spheroidal Graphite Cast Iron Castings
JP4233056B1 (en) Spheroidal graphite cast iron and method for producing the same
KR101438825B1 (en) Ferritic nodular cast iron
KR101578094B1 (en) A ductile cast iron for low temperature atmosphere and the production method thereof
CN114293068B (en) Nickel-based wrought superalloy for coke reactor and preparation method thereof
JPH0686642B2 (en) Heat resistant spheroidal graphite cast iron
KR102135185B1 (en) Austenitic steel excellent in room temperature strength and high temperature strength
JP2011068921A (en) Austenitic cast iron, manufacturing method therefor and austenitic cast iron product
KR20150066759A (en) High Strength Silicon-Cupper-Tungsten Ductile Cast Iron
JPH0524977B2 (en)
KR20120012176A (en) Spherical graphite cast iron
CN114058934A (en) Nodular cast iron and engine exhaust system component formed by same
CN117888011A (en) Al-4.5Cu-xSc heat-resistant aluminum alloy and preparation method thereof
KR20090025667A (en) Method for manufacturing high strength ferritic cast steel parts
JP4732280B2 (en) Cast iron with excellent heat and corrosion resistance

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150731

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160729

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180730

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 9