KR19980085544A - 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도 구상 흑연 주철을 짧은 시간동안 열처리하여 강도 및 연신율을 향상시킬 수 있는 열처리 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 고강도 구상 흑연 주철을 870∼890℃의 온도에서 30∼60분 동안 유지시켜서 오스테나이트화시킨 후, 강게 공기냉각시키는 것을 포함함을 특징으로 한다.

Description

고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법

본 발명은 고강도 구상 흑연 주철의 강도 및 연신율을 향상시키기 위한 열처리 방법에 관한 것이다.

오늘날 사용되고 있는 고강도 구상 흑연 주철의 일반적인 예로는 FCD 55, FCD 60, FCD 65 등이 있으며, 이들의 물성 및 화학적 조성은 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.

[표 1]

기호

항복강도(MPa)

인장강도(MPa)

연신율(%)

경도(HB)

화학적 조성(%)

C

Si

Mn

P

S

Cu

Mg

Fe

FCD55F

≥353

≥539

≥6

174∼293

3.3∼4.1

2.0∼3.0

0.1∼0.8

0.08↓

0.03↓

0.2∼0.6

0.01∼0.06

bal.

FCD60F

≥370

≥600

≥3

192∼269

↑

↑

↑

↑

↑

0.6∼1.0

↑

bal.

FCD65F

≥422

≥637

≥2

217∼302

↑

↑

↑

↑

↑

0.6∼1.0

↑

bal.

상기 표 1에서 나타낸 바와 같은 구상 흑연 주철은 자동차의 너클류로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이들 주철은 큰 힘을 받는 부분이나 대형차에 사용하기에는 연신율이 너무 작기 때문에 사용에 한계가 있다.

또한, 이와 같은 구상 흑연 주철을 초고강도화시키는 한 가지 방법으로서 오스템퍼링(austempering) 처리가 사용되고 있지만, 이 방법은 처리된 주철의 강도가 너무 높아 가공성이 떨어지고, 열처리 시간이 상대적으로 길기 때문에 생산성에 문제가 있다.

따라서, 상기의 문제점을 감안하여 안출된 본 발명은, 확대된 적용 범위를 가지면서 향상된 가공성 및 생산성을 가지는 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법을 제공함에 있다.

도 1의 A는 본 발명에 따른 열처리를 실시하기 이전의 고강도 구상 흑연 주철 FCD 60의 조직을 100배 배율로 보여주는 현미경 사진.

도 1의 B는 도 1의 A에 따른 주철 조직을 400배 배율로 보여주는 현미경 사진

도 2의 A는 본 발명의 실시예 1에 따라 열처리된 후의 고강도 구상 흑연 주철의 조직을 100배 배율로 보여주는 현미경 사진

도 2의 B는 도 2의 A에 따른 주철 조직을 400배 배율로 보여주는 현미경 사진

도 3의 A는 본 발명의 실시예 2에 따라 열처리된 후의 고강도 구상 흑연 주철의 조직을 100배 배율로 보여주는 현미경 사진

도 3의 B는 도 3의 A에 따른 주철 조직을 400배 배율로 보여주는 현미경 사진

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고강도 구상 흑연 주철을 870∼890℃의 온도에서 30∼60분 동안 유지시켜 오스테나이트화시킨 후, 강제 공기냉각시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 열처리 방법에 있어서, 주철의 오스테나이트화 온도가 870℃인 경우에는 60분이고, 890℃인 경우에는 30분인 것과 같이, 저온일수록 장시간 오스테나이트화하고 반대로 고온일수록 단시간 오스테나이트화하는 것이 바람직하다.

그리고, 고강도 구상 흑연 추철의 오스테나이트화 이후에 실시되는 강제 공기냉각은 일반적인 공기냉각에 비해 주철을 빨리 냉각시키기 때문에, 기지내에 퍼얼라이트와 페라이트를 고르게 분포시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명에 따라 열처리될 수 있는 고강도 구상 흑연 주철의 예로는, FCD 55, FCD 60, FCD 65 등이 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

실시예 1

C 3.42중량%, Si 2.41중량%, Mn 0.42중량%, P 0.30중량%, S 0.01중량%, Cu 0.56중량%, Mg 0.041중량%, 및 나머지 철로 이루어진 합금 조성과 654.6MPa의 인장강도 및 3.3%의 연신율을 갖으며, 각각 100배 배율 및 400배 배율 현미경 사진인 도 1의 A 및 B에서 보여진 바와 같이, 구상 흑연 주위에 페라이트가 집중적으로 분포된 황소눈(bull' eye) 조직을 갖는 고강도 구상 흑연 주철 FCD 60을 열처리로에 장입한 후, 약 870℃의 온도에서 약 60분간 유지시켜서 오스테나이트화시켰다. 그런 다음, 상기 주철을 열처리로에서 꺼낸 후, 실온까지 강제 공기냉각시켰다.

이와 같이, 열처리된 구상 흑연 주철의 조직 분포를 검사하기 위하여, 상기 주철의 조직에 대한 현미경 사진 촬영을 실시하였는데, 도 2의 A는 본 실시예 1에 따라 열처리된 주철 조직의 100배 배율 현미경 사진이고, 도 1의 B는 400배 배율 현미경 사진이다. 도 2의 A 및 B에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 실시예 1에 따라 처리된 구상 흑연 주철의 구상 흑연 주위 및 기지에는 퍼얼라이트와 페라이트가 고르게 분포되어 있다.

또한, 열처리된 구상 흑연 주철의 기계적 특성 평가를 위한 측정을 통상적인 방법으로 실시하였는데, 항복강도는 502.5MPa, 인장강도는 881.7MPa, 그리고 연신율은 7.50%였다.

이러한 기계적 특성 측정 결과로부터, 본 실시예 1에 따른 열처리는 열처리하지 않았을 때와 비교하여 구상 흑연 주철의 강도 및 연신율을 상당힌 향상시켰음을 알 수 있다.

실시예 2

실시예 1에서 기술된 바와 같은, 합금 조성, 물성, 및 조직 구조를 갖는 고강도 구상 흑연 주철 FCD 60을 열처리로에 장입한 후, 약 890℃에서 약 30분간 유지시켜서 오스테나이트화시켰다. 그런 다음, 상기 주철을 열처리로에서 꺼낸 후, 실온까지 강제 공기냉각시켰다.

이와 같이 열처리된 구상 흑연 주철의 조직 분포를 검사하기 위하여 상기 주철의 조직에 대한 현미경 사진 촬영을 실시하였는데, 도 3의 A는 본 실시예 2에 따라 열처리된 주철 조직의 100배 배율 현미경 사진이고, B는 400배 배율 현미경 사진이다.

도 3의 A 및 B에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 실시예 2에 따라 처리된 구상 흑연 주철의 구상 흑연 주위 및 기지에는 퍼얼라이트 및 페라이트가 고르게 분포되어 있다.

또한, 열처리된 구상 흑연 주철의 기계적 특성 평가를 위한 측정을 통상적인 방식으로 실시하였는데, 항복강도는 502.5MPa, 인장강도는 874.9MPa, 그리고 연신율은 7.00%였다.

이러한 기계적 특성 측정 결과로부터, 본 실시예 2에 따른 열처리는 열처리하지 않았을 때와 비교하여 구상 흑연 주철의 강도 및 연신율을 상당히 향상시켰음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법은 주철의 강도 및 연신율을 크게 향상시켜서 고인성을 가지게 하므로써, 적용 범위를 크게 확대시킨다.

또한, 본 발명에 따른 열처리 방법은 고강도 주철이 가공하기에 적당한 강도를 가지므로써, 주철의 가공성을 향상시키고 비교적 짧은 시간동안 열처리하기 때문에 생산성을 향상시켰다.

그리고, 본 발명에 따라 처리된 고강도 구상 흑연 주철은 기존의 단조품을 대체할 수 있게 되어, 코스트 측면에서 유리함을 제공하고 설계 자유도의 향상을 제공한다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 고강도 구상 흑연 주철을 870∼890℃의 온도에서 30∼60분 동안 유지시켜서 오스테나이트화시킨 후, 강제 공기냉각시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오스테나이트화는 870℃의 온도에서 60분간 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 오스테나이트화는 890℃의 온도에서 30분간 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 구상 흑연 주철의 열처리 방법.