KR19980037433A

KR19980037433A - 구상흑연 주철재

Info

Publication number: KR19980037433A
Application number: KR1019960056183A
Authority: KR
Inventors: 허용준
Original assignee: 박병재; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1998-08-05
Also published as: DE19751279A1; JPH10324945A

Abstract

본 발명은 구상흑연 주철재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄소, 규소, 망간, 인, 황, 마그네슘, 크롬 및 구리로 이루어진 구상흑연 주철재에 있어서 전탄소, 규소, 크롬 및 구리의 함량을 조절함으로써 강도 및 인성이 우수하여 자동차의 하부 현가 암(lower suspension arm)용으로 유용한 구상흑연 주철재에 관한 것이다.

Description

구상흑연 주철재

현가 암(suspension arm)은 니(knee) 액션구조에 잇어서, 휠(wheel)을 지지하는 암 메탈로서 상하 2개의 암을 가지고 있다.

이중 하부 암(lower arm)은 차체의 하부에 노출되어 있기 때문에 요철노면(凹凸路面) 충돌에 견딜 수 있는 강인성과 동계에 도로의 동결방지를 위해 처리되는 융설염(瀜雪鹽)에 견디는 내식성을 필요로 한다.

종래 현가 하부 암의 제조는 강판프레스 용접이나 주철재로 제조되었는 바, 이중 강판프레스 용접은 용접부에 응력이 집중되므로 응력부식균열 등의 영향으로 인한 조기의 피로파괴가 발생한다.

주철(cast iron)은 주물용 선철(銑鐵)을 원료로하여 용융정제된 규소를 내포하는 고탄소철로서, 철-탄소계의 상태도상에서 γ철에 대한 탄소의 최대고용량보다 탄소가 많은 것을 가리킨다. 표준조성은 탄소 3.0∼3.5%, 규소 1.5∼2.0%, 망간 0.3∼0.8%, 인 0.2∼0.8%, 황 0.05∼0.15%이며, 이외 규소, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 망간 등을 특히 많이 함유하는 합금주철이 있다. 일반적으로 주철의 성질은 흑연 형상이 크게 좌우되고, 큰 비늘상 흑연의 존재는 재료를 가장 약하게 하나, 구상(球狀)으로 한 노듈라 주철은 대단히 강력하게 된다. 보통의 주철에서의 인장강도는 10∼35 kg/㎟로 약하나 압축에는 강하다. 사용온도범위는 400∼500 ℃까지이며, 이것보다 고온으로 되면 부피가 팽장하고 변형을 일으킨다. 이를 방지하기 위해 니켈이나 크롬을 첨가한 내열주철이 있다. 주철은 내마모성등이 우수하여 수도본관, 피스톤링, 크랭크샤프트, 실린더라이너, 브레이크드럼 등에 사용되어오고 있다.

한편, 이와같은 주철을 이용하여 현가 하부 암을 주조하는 경우 박육(薄肉)주조가 가능하여 설계구조적으로 경량·소형화가 용이하여 승차감을 개선시키고 조종안정성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 종래의 주철재는 인성이 부족하여 노면충격시 파단될 가능성이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 구상흑연 주철재의 문제점을 해결하기 위하여 전탄소량, 규소 함량, 크롬 및 구리의 함량을 조절하여 인성이 우수하고 종래 강판프레스 제품에 비하여 경제적일 뿐만 아니라 경량인 구상흑연 주철재를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 철을 주성분으로 하고, 전탄소 2.5∼3.5 중량%, 규소 3.5∼4.0 중량%, 망간 0.6 중량% , 크롬 0.15 중량% 이하 및 구리 0.2∼0.5 중량% 로 이루어진 구상흑연 주철재에 관한 것이다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 인성이 우수하여 자동차의 현가 하부 암으로 적합한 구상흑연 주철재에 관한 것이다.

본 발명에서 탄소는 구상의 흑연으로서 전 탄소량을 2.5∼3.5 중량%로 함유하는바, 그 함량이 2.5 중량% 미만이면 탄화물이 정출되며 3.5 중량%를 초과하는 경우 드로스(dross) 결함이 발생한다.

규소의 함량은 전체 조성중 3.5∼4.0 중량%로서, 만일 그 함량이 3.5 중량% 미만이면 펄라이트(pearlite) 석출량 과다로 인성이 저하하며, 4.0 중량%를 초과하는 경우 페라이트(ferrite)내에 규소 고용량이 증가하여 인성이 저하되는 문제가 있다.

크롬은 강도를 향상시키는 것으로서 그 함량은 0.15 중량% 이하로서 그 함량이 0.15 중량%를 초과하는 경우 인성이 저하된다.

그리고, 구리는 강도를 향상시키기 위하여 첨가하는 것으로서, 그 함량은 0.2∼0.5 중량%이다. 만일, 그 함량이 0.2 중량% 미만이면 강도가 저하하며, 0.5 중량%를 초과하는 경우 인성이 저하하는 문제가 있다.

이외 망간, 인, 황, 마그네슘의 함량은 통상의 구상흑연 주철재와 동일한 바, 망간은 0.06 중량% 이하, 인은 0.05 중량% 이하, 황은 0.01 중량% 이하, 마그네슘은 0.03 중량% 이상이다.

상기와 같은 함량으로 이루어진 것이 강도 및 인성을 동시에 보유하여 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1∼3 및 비교예 1∼3

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 함량 및 조성으로 사형주조에 의한 방법으로 자동차 현가 하부 암을 제조하였다.

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
탄소	2.46	3.10	2.97	3.76	3.05	2.97
규소	4.04	3.95	3.96	2.37	4.05	4.05
망간	0.46	0.45	0.48	0.31	0.50	0.47
인	0.021	0.023	0.019	0.023	0.024	0.025
황	0.010	0.010	0.014	0.012	0.011	0.013
크롬	0.13	-	0.10	0.08	0.18	-
구리	-	0.14	0.28	-	0.13	0.56
마그네슘	0.04	0.04	0.041	0.05	0.04	0.04
인장강도(MPa)	650	570	650	640	610	660
신율(%)	6	13	20	6	8	6

상기와 같이 탄소, 규소, 크롬 및 구리의 함량을 적정 함량으로 조절하여 제조된 구상흑연 주철재는 강도 및 인성이 우수하여 자동차의 현가 하부 암을 비롯하여 고인성이 요구되는 자동차 부품에 유용하게 사용할 수 있다.

Claims

철을 주성분으로 하고, 전탄소 2.5∼3.5 중량%, 규소 3.5∼4.0 중량%, 망간 0.6 중량% , 크롬 0.15 중량% 이하 및 구리 0.2∼0.5 중량% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 구상흑연 주철재.