KR102264261B1 - 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

구상흑연 주철은, 전체 중량에 대해서 약 3.5~3.8wt%의 탄소(C), 약 2.0~2.4wt%의 규소(Si), 약 0.2~0.5wt%의 망간(Mn), 적어도 0을 초과하고 약 0.05wt% 이하의 인(P), 적어도 0을 초과하고 약 0.01wt% 이하의 황(S), 약 0.01~0.06wt%의 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 잔량의 철(Fe)을 포함한다. 또한, 상기 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 0.5~1.1wt%범위이면서 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)가 약 0.15~0.8범위의 화학 조성을 지닌다.

Description

유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법{DUCTILE CAST IRON FOR HYDRAULIC DEVICE, METHOD OF PREPARING THE SAME}
본 발명은 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 향상된 인장강도 및 연신율을 갖는 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
구상흑연 주철은 유압기기의 케이싱(Casing) 혹은 하우징(Housing) 등에 많이 사용되고 있다. 상기 분야에서 구상흑연 주철은 우수한 인장강도 및 연신율을 갖도록 요구되다. 현재 사용되는 구상흑연 주철은 일반적으로 인장강도가 약 400~800MPa 범위를 가지나, 연신율은 이와 반비례하게 2~20%의 범위를 가지고 있다. 즉, 현재 사용되는 구상흑연 주철은 인장강도와 연신율은 서로 반비례하는 경향성이 있고, 우수한 인장강도를 갖는 구상흑연 주철은 낮은 연신율로 인해서 사용과정에서 크랙이 발생할 수 있다.
종래기술에서는, 오스템퍼링 공정을 통하여 ADI(Austempered Ductile Iron)을 형성하였으며, 상기 ADI는 기존의 펄라이트 또는 페라이트와 상이한 미세조직을 가지며, 향상된 인장강도와 연신율을 동시에 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 ADI는 850MPa 이상 인장강도와 8% 이상의 연신율을 갖는 물성을 확보할 수 있다. 다만, 상기 오스템퍼링 공정의 추가로 인해서 제조비용이 상승하고, 가공성이 저하되며, 주물의 두께가 일정한 두께 이상인 경우에 인장강도가 불균일해지는 문제점들로 인해서, 상기 ADI는 널리 사용되지 않고 있다.
따라서 오스템퍼링 공정과 같은 열처리 공정을 거치지 않은 상태에서(즉, 주방상태(as-cast)에서) 높은 인장강도 및 고연신율을 갖는 구상흑연 주철이 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 특개2002-346730호(2002.12.04.) 일본 공개특허공보 특개2007-327083호(2007.12.20.) 일본 공개특허공보 특개평8-176656호(1996.07.09)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오스템퍼링 공정과 같은 추가적인 열처리 공정에 의한 비용 상승 없이, 향상된 인장강도 및 연신율을 갖는 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목표로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유압기기용 구상흑연 주철은 주철의 5대원소인 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S)에 합금원소를 첨가하되, 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합과 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)를 동시에 특정 범위로 제어함으로써, 높은 인장강도와 높은 연신율을 동시에 갖는 구상흑연 주철을 제공한다. 특히 추가적인 열처리 공정을 거치지 않은 주방상태(as-cast)에서 요구되는 물성들을 만족시킬 수 있다.
본 발명에 따른 높은 인장강도 및 고연신율 구상흑연 주철은, 전체 중량에 대해서 약 3.5~3.8wt%의 탄소(C), 약 2.0~2.4wt%의 규소(Si), 약 0.2~0.5wt%의 망간(Mn), 적어도 0을 초과하고 약 0.05wt% 이하의 인(P), 적어도 0을 초과하고 약 0.01wt% 이하의 황(S), 약 0.01~0.06wt%의 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 잔량의 철(Fe)을 포함한다. 또한, 상기 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 0.5~1.1wt% 범위 이면서 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)가 약 0.15~0.8범위의 화학 조성을 지닌다.
본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 구상흑연 주철의 인장강도(Tensile Strength)는 약 682MPa 이상인 것이 가능하다.
또한 본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 구상흑연 주철의 연신율(Elongation)은 약 11% 이상인 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 바람직한 일례에 따르면, 상기 구상흑연 주철의 미세조직은 약 70~90wt%의 펄라이트(Pearlite)와 약 10~30wt%의 페라이트(Ferrite)로 구성되는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 구상흑연 주철은 오스템퍼링 공정과 같은 추가적인 열처리 공정을 거치지 않은 주방상태(as-cast)에서 향상된 인장강도 및 연신율을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 구상흑연 주철은 약 682MPa 이상의 높은 인장강도와 약 11% 이상의 연신율을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유압기기용 구상흑연 주철의 제조 공정의 일례를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 주방상태(as-cast)의 유압기기용 구상흑연 주철의 적용 제품과 기계적 물성 측정용 시험편의 채취 위치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 주방상태(as-cast)의 유압기기용 구상흑연 주철의 인장강도와 연신율 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 유압 실린더를 나타내는 단면도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 구체적인 예시를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 주철의 추가 성분으로 구리 및 니켈을 사용하되, 주철 내 구리와 니켈의 함량의 합(Cu+Ni)과 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)를 각각 특정 범위로 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 구리와 니켈의 함량의 합(Cu+Ni)과 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)는 인장강도가 682MPa 이상이면서 연신율이 11% 이상인 구상흑연 주철을 제조하는데 가장 중요한 인자이다. 따라서 본 발명의 구상흑연 주철은 하기에 예시되는 해당 화학조성으로 한정하는 것이 필요하다.
이하, 본 발명에 따른 구상흑연 주철의 화학조성 및 구상흑연 주철의 제조방법에 대해 설명한다. 그러나 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.
<구상흑연 주철의 제조 방법>
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 구상흑연 주철의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 모식도이다. 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 구상흑연 주철의 시험편 채취 위치를 설명하기 위한 사시도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 주철 재료를 용해로(100)에 용융시켜 제1 용탕 (110)을 제조한다(단계 S10).
예시적인 실시예들에 따르면 제1 용탕(110)은 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P) 및 황(S)을 포함하는 주철 성분을 포함할 수 있다. 상기 주철 성분은 구상흑연 주철의 총 중량 대비 탄소(C) 약 3.5~3.8wt%, 규소(Si) 약 2.0~2.4wt% 및 망간(Mn) 약 0.2~0.5wt%의 중량비로 제1 용탕(110)에 함유될 수 있으며, 제1 용탕(110)의 원재료 내에는 황(S) 및 인(P)이 불가피하게 포함될 수 있으며, 인(P)의 함량은 약 0.05wt% 이하, 황(S)의 함량은 약 0.01wt% 이하로 제어될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 용탕(110)은 추가적인 성분으로서 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 추가 성분은 제조 후 구상흑연 주철의 총 중량 대비 상기 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 0.5~1.1wt% 범위 이면서 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)가 약 0.15~0.8범위의 화학 조성을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 주철 성분들 및 상기 추가 성분들이 함께 제1 용탕(110)으로 제조될 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 상기 주철 성분으로 원탕이 제조될 수 있으며, 상기 원탕에 상기 추가 성분이 별도로 첨가되어 제1 용탕(110)이 제조될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 예비 용탕을 제조하고 열분석기 또는 스펙트로미터 성분측정기를 통해 상기 예비 용탕의 성분 분석을 수행한 후, 부족한 성분이 있으면 추가로 첨가함으로써 상술한 중량비를 만족하는 제1 용탕(110)을 수득할 수 있다.
이어서, 제1 용탕(110)을 레이들(ladle, 200) 내부로 출탕시킨다(단계 S20). 상기 출탕과 동시에 접종제(210)에 의해 접종 공정 및 구상화제(예를 들어, 마그네슘)에 의한 구상화 공정이 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 구상화제는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있으며, 마그네슘(Mg)은 구상화 저해 원소인 황(S) 및 산소(O)와 반응하여 MgS 및 MgO의 형태로 용탕 중의 황(S)과 산소(O)를 제거하여, 구상흑연 정출을 촉진시킬 수 있다.
이에 따라, 레이들(200) 내부에서 제1 용탕(110)에 대해서 상기 접종 공정 및 구상화 공정을 수행함으로써, 제2 용탕(120)을 수득할 수 있다(단계 S30).
일 실시예에 있어서, 레이들(200) 내부의 제2 용탕(120)에 대해 열분석기 또는 스펙트로미터 성분측정기 등을 사용한 성분 분석을 수행하여 부족한 성분에 대해서는 더 추가할 수 있다. 이에 따라, 상기 출탕 과정에서 소실된 성분에 대한 보충이 수행될 수 있다. 특히, 구리(Cu) 및 니켈(Ni) 함량이 정밀하게 조절될 수 있다. 즉, 제2 용탕(120)의 구리(Cu) 및 니켈(Ni)의 함량은 구리(Cu) 및 니켈(Ni)의 함량의 합(Cu+Ni)이 약 0.5~1.1wt%범위이고, 구리와 니켈의 함량비(Ni/Cu)가 약 0.15~0.8 범위가 되도록 조절될 수 있다.
이어서, 레이들(200) 내부의 제2 용탕(120)을 주형(mold, 300) 내부로 주입한다(단계 S40).
주형(300)은 제2 용탕(120)이 주입되는 주입부(310) 및 주형 본체(320)를 포함할 수 있다. 주입부(310) 및 주형 본체(320)는 일체로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 용탕(120)을 주형(300)에 주입하는 과정에서 추가적으로 접종 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 제2 용탕(120)은 주철 용융액으로 변환될 수 있다. 상기 주철 용융액은 주입로(330)를 통해 주형 본체(320) 내부로 유입될 수 있다.
이후, 일정 시간 동안 상기 주철 용융액을 주형 본체(330) 내부에서 주조한 후, 냉각 공정을 통해 최종 구상흑연 주철을 제조할 수 있다. 상기 구상흑연 주철은 오스템퍼링 공정과 같은 추가적인 열처리 공정을 거치지 않은 상태에서(즉, 주방상태(as-cast)에서), 약 682MPa 이상의 높은 인장강도 및 약 11% 이상의 연신율을 가질 수 있다.
<구상흑연 주철>
본 발명에 따른 구상흑연 주철은, 전체 중량에 대해서 약 3.5~3.8wt%의 탄소(C), 약 2.0~2.4wt%의 규소(Si), 약 0.2~0.5wt%의 망간(Mn), 적어도 0을 초과하고 약 0.05wt% 이하의 인(P), 적어도 0을 초과하고 약 0.01wt% 이하의 황(S), 약 0.01~0.06wt%의 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 잔량의 철(Fe)을 포함한다. 또한, 상기 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 약 0.5~1.1wt%범위이면서, 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 약 0.15~0.8범위의 화학 조성을 가진다.
본 발명에서 상기 구상흑연 주철에 함유된 각 성분의 첨가 이유 및 첨가된 함량의 범위를 한정하는 이유는 다음과 같다.
1) 탄소(C) 3.5~3.8wt%
탄소(C)는 구상흑연을 정출시키는 원소로, 본 발명에 따른 구상흑연 주철에서 탄소의 함량이 약 3.5wt% 미만으로 낮을 경우, 수축 결함의 가능성이 높아지고, 탄소의 함량이 약 3.8wt%를 초과하여 과다 첨가될 경우 연신율이 저하되기 때문에 고연신율의 구상흑연 주철을 얻을 수 없다. 따라서 본 발명에서는 탄소(C)의 함량을 약 3.5~3.8wt%로 한정하는 것이 바람직하다.
2) 규소(Si) 2.0~2.4wt%
규소(Si)는 탄소(C)와 최적 비율로 첨가될 경우 인장강도와 경도를 증가시킨다. 본 발명에 따른 구상흑연 주철에서, 규소(Si)의 함량이 약 2.0wt% 미만으로 낮을 경우, 인장강도의 저하로 인하여 높은 인장강도의 구상흑연 주철을 얻을 수 없고, 규소의 함량이 약 2.4wt%를 초과하여 과다 첨가될 경우, 탄화물의 편석을 조장시켜 높은 인장강도의 구상흑연 주철을 얻을 수 없다. 따라서 본 발명에서는 규소(Si)의 함량을 약 2.0~2.4wt%로 한정하는 것이 바람직하다.
3) 망간(Mn) 0.2~0.5wt%
망간(Mn)은 펄라이트 내의 층간 간격을 조밀하게 하여 구상흑연 주철의 기지를 강화시키는 원소이다. 다만, 망간(Mn)의 함량이 약 0.5wt%를 초과하여 과다 첨가될 경우, 기지강화 효과보다 탄화물안정화 효과가 크기 때문에 연신율이 저하되고, 약 0.2wt% 미만으로 첨가되면 기지를 강화시키는 효과를 얻기 힘들다. 따라서 본 발명에서는 망간(Mn)의 함량을 약 0.2~0.5wt%로 한정하는 것이 바람직하다.
4) 인(P) 0.05wt% 이하, 황(S) 0.01wt% 이하
인(P) 및 황(S)은 구상흑연 주철의 원재료에 포함되거나, 주철 제조공정에서 자연적으로 첨가될 수 있다. 이들의 함량이 일정 수준 이상이 되면, 흑연의 구상화를 방해하거나, 구상흑연 주철의 연신율이 저하될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 인(P)의 함량을 약 0.05wt% 이하로 제어하고, 황(S)의 함량을 약 0.01wt% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 이때, 인(P) 및 황(S)의 함량의 하한치는 0wt%를 초과할 수 있다.
5) 마그네슘(Mg) 0.01~0.06wt%
마그네슘(Mg)은 흑연형상을 구상화시키는 역할을 한다. 마그네슘(Mg)의 함량이 약 0.06wt% 초과하여 과다 첨가될 경우 드로스(dross)결함을 촉진시켜 인장강도를 저하하게 된다. 한편, 마그네슘의 함량이 약 0.01wt% 미만으로 첨가될 경우, 흑연의 구상화 효과를 얻기 어렵다. 따라서 본 발명에서는 마그네슘(Mg)의 함량을 약 0.01~0.06wt%로 한정하는 것이 바람직하다.
6) 구리(Cu) 및 니켈(Ni)
구리(Cu)는 구상흑연 주철의 기지 강화 원소로서. 펄라이트 생성을 촉진시키고 미세화시키며 경화능을 향상시키는 역할을 하기 때문에 강도 확보를 위해 필요한 원소이다. 한편, 니켈(Ni)은 역시 구상흑연 주철의 기지 강화 원소로서, 펄라이트를 조장하여 구상흑연 주철의 기지를 향상시키는 작용을 하는 원소이다. 즉, 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 특정한 수치보다 낮은 경우, 인장강도를 강화하는 효과를 얻을 수 없으며, 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 특정한 수치를 초과하는 경우, 연신율이 떨어진다. 따라서 상기 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 약 0.5~1.1wt%범위이면서, 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 약 0.15~0.8을 만족시키는 것이 바람직하다.
7) 철(Fe)
철은 본 발명에 따른 주철의 주재이다. 상기 성분 이외의 나머지 성분은 철(Fe)이며, 그 외 불가피한 불순물이 일부 포함될 수 있다.
아래에서는, 실시예 1~5와 비교예 1~5를 비교하면서, 본 발명에 따른 구상흑연 주철이 향상된 인장강도와 연신율을 동시에 만족하는 조건에 대해서 설명한다.
<실시예 1-5 및 비교예 1-5>
하기 표 1의 조성에 따라 실시예 1~5 및 비교예 1~5에 의한 구상흑연 주철을 제조하였다. 이후, 도 2에 도시된 바와 같이 유압기기용 구상흑연 주철의 적용 제품의 상부에서 시험편을 채취하여 인장 강도 및 연신율을 측정하였다.

[표 1]
Figure 112014025396576-pat00001
먼저 표 1의 조성에 따라 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S)이 함유된 원탕을 준비하였다. 인(P)과 황(S)의 경우 별도로 첨가하지 않고, 주조를 하기 위한 원재료에 포함된 불순물로 사용하되, 단지 인(P)의 함량은, 약 0.05wt%이하로 제어하고, 황(S)의 함량은 약 0.01wt% 이하로 조절하였다.
구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn) 등의 첨가하여 상기 표 1과 같은 조성으로 조절하였다.
상기 표 1의 조성에 따라 제조된 실시예 1~5 및 비교예 1~5 주철의 인장강도 및 연신율을 각각 측정하여 하기 표 2 및 도 3에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112014025396576-pat00002
상기 표 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 구리(Cu)에 대한 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 0.15~0.8범위이고, 구리(Cu)의 함량과 니켈(Ni)의 함량의 합(Cu+Ni)이 0.5~1.1wt%범위로 조절된 실시예 1~5에 따른 구상흑연 주철은 약 682MPa 이상의 인장강도 및 약 11% 이상의 연신율을 동시에 가짐을 확인했다.
참고로, 비교예 2, 4는 실시예 조성의 함량 및 제조 과정은 동일하나, 구리(Cu)에 대한 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 0.15미만이거나 0.8을 초과하여, 본 발명의 조성 범위에서 벗어난 예이다.
비교예 3은 구리(Cu)의 함량과 니켈(Ni)의 함량의 합(Cu+Ni) 및 구리(Cu)에 대한 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 해당 범위를 모두 초과하여, 본 발명의 조성 범위에서 벗어난 예이다.
비교예 1, 5는 구리(Cu)에 대한 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)는 본 발명의 조성에 해당하나, 구리(Cu)의 함량과 니켈(Ni)의 함량의 합(Cu+Ni)이 본 발명의 조성 범위에서 벗어난 예이다.
비교예 1~5에 따른 구상흑연 주철은 인장강도가 약 682MPa 미만이거나, 연신율이 약 11% 미만임을 확인했다.
결과적으로, 본 발명에 따른 유압기기용 구상흑연 주철은 안정적인 인장강도 및 연신율을 모두 가지고 있기 때문에, 682MPa 이상의 높은 인장강도와 11% 이상의 연신율을 요구하는 유압기기용 부품에 유용하게 적용할 수 있음을 알 수 있다.
<유압 실린더>
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 유압 실린더를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 유압 실린더는 실린더 하우징(10), 프론트 커버(14), 피스톤(20) 및 실린더 로드(30)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 프론트 커버(14)는 실린더 하우징(10)의 내경(12)을 밀폐할 수 있다. 피스톤(20)은 실린더 하우징(10)의 내경(12)에 운동가능하게 배치되며 내경(12)을 제1 챔버(12a)와 제2 챔버(12b)로 나눌 수 있다. 실린더 로드(30)는 피스톤(20)에 연결되며, 프론트 커버(14)를 관통하여 상기 실린더 하우징(10)의 외측으로 뻗을 수 있다.
상기 유압 실린더는 출입하는 작동유에 의해 신장 및 수축하면서 기계적인 일을 할 수 있다. 이때, 실린더 하우징(10)은 높은 강도를 갖는 금속 재질로 구성될 수 있다. 또한, 피스톤(20)은 실린더 하우징(10)의 내벽과 마찰 접촉하므로, 마찰 접촉시 실린더 하우징(10)의 내경(12) 벽면에 스크래치 등을 발생시키지 않도록 실린더 하우징(10)보다 무른 재질로 구성될 수 있다. 한편, 실린더 로드(30)는 기계적인 일을 하는 과정에서 많은 충격하중과 밴딩 하중을 받으므로, 상기 충격하중과 밴딩 하중에 의해 휨변형되거나 파손되지 않도록 고강도의 재질을 가지며, 특히, 충격에 대한 저항성과 인성이 높은 재질을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 실린더 하우징(10)은 앞선 언급한 제조 방법에 의해서 형성된 주방 상태의 구상흑연 주철로 구성될 수 있다. 상기 구상흑연 주철은 추가적인 열처리 공정없이 우수한 연신율 및 인장강도를 가질 수 있다. 따라서, 상기 유압 실린더는 우수한 신뢰성 및 기계적 안정성을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구상 흑연 주철은 유압 실린더뿐만 아니라, 유압펌프, 유압모터, 유압 밸브, 오일 탱크 등과 같은 다른 유압기기에 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 구상 흑연 주철을 포함하는 유압기기용 부품 소재이고,
    상기 구상 흑연 주철은, 전체 중량에 대해서, 3.5~3.8wt%의 탄소(C), 2.0~2.4wt%의 규소(Si), 0.2~0.5wt%의 망간(Mn), 적어도 0을 초과하고 0.05wt% 이하의 인(P), 적어도 0을 초과하고 0.01wt%이하의 황(S), 0.01~0.06wt%의 마그네슘(Mg), 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 0.5~1.1wt%범위이면서 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 0.15~0.8 인 구리(Cu)와 니켈(Ni), 잔량의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    인장강도(Tensile Strength)가 682MPa 이상, 연신율(Elongation)이 11% 이상인 것을 특징으로 하는 유압기기용 부품 소재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 구상흑연 주철의 미세조직은 70~90wt%의 펄라이트(Pearlite) 및 10~30wt%의 페라이트(Ferrite)로 구성된 것을 특징으로 하는 유압기기용 부품 소재.
  5. 삭제
  6. 구상 흑연 주철을 포함하는 유압기기용 부품 소재를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    전체 중량에 대해서, 3.5~3.8wt%의 탄소(C), 2.0~2.4wt%의 규소(Si), 0.2~0.5wt%의 망간(Mn), 적어도 0을 초과하고 0.05wt% 이하의 인(P), 적어도 0을 초과하고 0.01wt%이하의 황(S), 0.01~0.06wt%의 마그네슘(Mg), 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량의 합이 0.5~1.1wt%범위이면서 구리(Cu)와 니켈(Ni)의 함량비(Ni/Cu)가 0.15~0.8 인 구리(Cu)와 니켈(Ni), 잔량의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 주철 용탕을 제조하는 단계;
    상기 주철 용탕을 레이들에 출탕하는 단계;
    상기 출탕된 주철 용탕을 준비된 주형에 주입하는 단계; 및
    상기 주철 용탕을 냉각하여 주방상태(as-cast)의 구상흑연 주철을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 주방상태(as-cast)의 구상흑연 주철은 682MPa 이상의 인장강도(Tensile Strength) 및 11% 이상의 연신율을 만족하는 것을 특징으로 하는 유압기기용 부품 소재의 제조 방법.
  7. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002346730A (ja) * 2001-05-25 2002-12-04 Tomotetsu Kogyo Kk 高強度球状黒鉛鋳鉄の製造方法
JP2005256088A (ja) 2004-03-11 2005-09-22 Kimura Chuzosho:Kk 球状黒鉛鋳鉄部材
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08176656A (ja) 1994-12-21 1996-07-09 Toyota Motor Corp 高延性鋳鉄の製造方法
KR20130017191A (ko) * 2011-08-10 2013-02-20 삼화주철공업 주식회사 강인 주철 합금 및 이를 사용하여 제조된 난간 지주
KR20140118400A (ko) * 2013-03-29 2014-10-08 가부시기가이샤야스나가 주철 캠 샤프트의 오스템퍼의 연속처리 프로세스 기술에 대하여

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002346730A (ja) * 2001-05-25 2002-12-04 Tomotetsu Kogyo Kk 高強度球状黒鉛鋳鉄の製造方法
JP2005256088A (ja) 2004-03-11 2005-09-22 Kimura Chuzosho:Kk 球状黒鉛鋳鉄部材
JP2007327083A (ja) * 2006-06-06 2007-12-20 I Metal Technology Co Ltd 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法

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