KR20210106192A - 합금주철 및 그를 이용한 로터리 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합금주철, 합금주철을 이용한 로터리 엔진의 에이펙스 씰에 관한 것으로 몰리브덴, 크롬, 구리의 고용한계를 고려하여 경도를 향상시킨 합금주철과 이를 이용한 에이펙스 씰에 관한 것이다.

Description

합금주철 및 그를 이용한 로터리 엔진{ALLOY CAST IRON AND ROTARY ENGINE USING THE SAME}

본 발명은 합금주철 및 그를 이용한 로터리 엔진용 에이펙스 씰의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 로터리 엔진은 회전운동으로 동력을 생산하는 엔진을 지칭한다. 로터리엔진은 피스톤엔진에 비해 단순한 구조를 가지고 있어 소형화가 쉽고, 연속적인 연소행정이 가능하여 적은 배기량으로 높은 출력을 내는 특징이 있다. 또한, 로터리 엔진의 회전력을 균일하여 피스톤엔진에 비해 진동 및 소음이 적고, 질소산화물을 적게 배출하는 장점을 가지고 있다.

따라서, 근래의 로터리 엔진은 그 장점으로 인해 자동차, 항공기 등의 주요 엔진으로 적용될 뿐만 아니라, 단순한 구조로 인해 히트 펌프 시스템의 압축기에도 적용되고 있다.

로터리 엔진은 동력을 생산하기 위해 내부면이 에피트로코이드 곡선으로 이루어진 하우징 및 하우징 내에서 회전하는 로터를 포함하며, 상기 로터의 형상이 삼각기둥으로 이루어진 경우 로터와 하우징으로 3개의 연소실을 형성할 수 있다.

각각의 연소실에는 흡입, 압축, 연소 및 팽창, 배기로 이루어진 4행정이 진행되며, 이에 따라 로터가 1회전 시 상기 4행정은 3회 진행된다.

특히, 로터리 엔진의 경우 연료 또는 공기 등을 연소실에 주입하는 흡기밸브와 연로 또는 공기를 연소실로부터 배출시키는 배기밸브가 별도로 구비되지 않는 경우가 많다. 따라서, 흡기 및 배기가 보다 부드럽게 진행될 수 있고, 가스 교환의 효율이 좋다.

다만, 전술한 바와 같이 연소실은 로터와 하우징에 의해 형성될 수 있고, 복수 개의 연소실이 형성되는 경우에 연소실 간의 연통이 문제될 수 있다. 연소실 간의 연통은 각 연소실에서 진행되는 4행정 중 어느 하나의 행정을 진행하는 가스 간의 혼합을 야기할 수 있기 때문이다.

이를 위해, 로터는 연소실 간의 연통을 방지하며 하우징과 로터 사이에서 기밀을 유지하는 에이펙스 씰을 더 포함한다. 상기 에이펙스 씰은 연소실에서 4행정이 진행되는 동안 하우징의 내면과 밀착되도록 구비될 수 있다.

이로써, 로터리 엔진은 연속적인 연소행정을 보다 안정적으로 진행할 수 있다.

그러나, 상기 에이펙스 씰은 주기적으로 교체가 매우 어려운 구성이나 지속적으로 하우징의 내면과 마찰되어 신뢰성이 매우 중요하다고 볼 수 있다. 따라서, 로터리 엔진의 역사와 함께 상기 에이펙스 씰의 내구성 또는 신뢰성을 향상시키기 위한 연구는 함께 병행되고 있다.

일본특허공개공보 제48-025290호(이하, 선행1 로 약칭함.)에 따르면, 에이펙스 씰의 내구성 또는 신뢰성을 향상시키기 위해 에이펙스 씰의 표면을 전자빔 처리하는 방법이 게시된다.

보다 구체적으로, 상기 선행1은 일반적인 칠드(chilled) 주철을 제조 시 에이펙스 씰의 표면에만 칠드 조직이 형성되거나, 에이펙스 씰의 표면보다 넓은 범위에서 칠드 조직을 형성되더라도 후가공에 대한 문제에서 시작된 것으로, 에이펙스 씰의 표면을 전자빔으로 용융시켜 형상을 만들고 용융된 부분이 급냉하면서 마르텐사이트 조직을 형성시키게 하여 에이펙스 씰의 내마모성을 향상시키는 특징을 게시한다.

또한, 일본특허공개공보 제07-018321호(이하, 선행2 로 약칭함.)에 따르면, 주철 모재의 한계를 극복하기 위한 주철합금이 게시된다.

보다 구체적으로, 상기 선행2는 주철 소재의 특성상 고온에서 내마모성이 불충분하다는 문제에서 시작된 것으로, Co-Mo-Si-Fe계 합금으로 이루어지는 기지와 Co-Mo-Si계 합금으로 이루어지는 슬라이딩부를 게시하여 칠드 조직의 내구성을 향상시키는 특징을 게시한다.

다만, 선행1에 의한 전자빔 처리에 의하더라도 마모 성능을 향상시키는 데에는 한계가 있고, 전자빔 처리라는 과정이 필연적으로 포함되어 제조단가가 높아질 수 있다.

더불어, 선행2에 의한 Co-Mo-Si-Fe계 합금 또는 Co-Mo-Si계 합금의 경우, 그 제조방법이 복잡하고 사용되는 원소들이 비교적 고가여서 제조단가가 높아질 수 있다.

따라서, 보다 낮은 제조단가로 제작될 수 있고 보다 높은 내마모성을 가지는 에이펙스 씰이 요구된다.

일본특허공개공보 제48-025290호, 일본특허공개공보 제07-018321호

본 발명의 일 실시예는 로터리 엔진의 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 에이펙스 씰의 내마모성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 에이펙스 씰을 새로운 조성의 합금으로 설계하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 에이펙스 씰을 이루는 합금을 저비용 및 단순과정으로 제조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해 고용한계를 고려하여 원소의 첨가량을 결정한 합금주철을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해 펄라이트 조직과 페라이트 조직에서 마르텐사이트 조직으로 변태한 합금주철을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해 중량비로 C : 2.8~3.2%, Si : 1.0~2.5%, Mn : 0.5~1.0%, Cu : 0.1~2.5%, Cr : 0.1~0.5%, Ni : 0.1~0.5%, Mo : 0.1~2.5%, P : 0 초과 0.1% 이하, S : 0 초과 0.1% 이하 및 잔부는 Fe 및 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금주철을 제공할 수 있다.

상기 합금주철은 담금질 및 템퍼링이 순차적으로 이루어지는 열처리를 거쳐 형성될 수 있다.

상기 담금질은 상기 합금주철을 850 ~ 1050℃에서 0.5 ~ 4시간 유지한 후 상온까지 유냉(oil-cooling)할 수 있으며, 상기 템퍼링은 상기 담금질 후의 합금주철을 140 ~ 250℃에서 0.5 ~ 1.5시간 유지한 후 로냉할 수 있다.

이에 따라, 상기 합금주철은 상기 담금질과 상기 템퍼링을 거친 후 마르텐사이트 기지조직으로 변태될 수 있다.

또한, 상기 합금주철에 포함되는 원소들 중 적어도 하나는 초과 시 원소 간 화합물을 형성하는 중량비의 기준으로 정의되는 고용한계보다 작거나 같은 중량비를 가질 수 있다.

예컨대, 상기 Cu의 고용한계는 2.5% 이며, 상기 Mo의 고용한계는 2.5% 일 수 있다.

반면, 상기 합금주철에 포함되는 원소들 중 적어도 하나는 초과 시 원소 간 화합물을 형성하는 중량비의 기준으로 정의되는 고용한계보다 크거나 같은 중량비를 가질 수 있다.

예컨대, 상기 Cr의 고용한계는 0.1% 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해 연료가 연소되는 연소실을 포함하는 하우징, 상기 연소실에 편심회전 가능하게 수용되어 상기 연소실을 구획하고 상기 연료를 이동시키거나 압축하는 로터 및 상기 로터와 결합되고 상기 하우징에 접촉되어 구획된 상기 연소실 사이의 기밀을 유지하는 에이펙스 씰을 포함하는 로터리 엔진에 있어서,

상기 에이펙스 씰은 중량비로 C : 2.8~3.2%, Si : 1.0~2.5%, Mn : 0.5~1.0%, Cu : 0.1~2.5%, Cr : 0.1~0.5%, Ni : 0.1~0.5%, Mo : 0.1~2.5%, P : 0 초과 0.1% 이하, S : 0 초과 0.1% 이하 및 잔부는 Fe 및 불순물을 포함하는 합금주철로 이루어진 로터리 엔진을 제공할 수 있다.

상기 합금주철은 담금질 및 템퍼링이 순차적으로 이루어지는 열처리를 거쳐 마르텐사이트 기지조직으로 변태될 수 있다.

상기 담금질은 상기 합금주철을 850 ~ 1050℃에서 0.5 ~ 4시간 유지한 후 상온까지 유냉(oil-cooling)할 수 있다.

상기 템퍼링은 상기 담금질 단계 후의 합금주철을 140 ~ 250℃에서 0.5 ~ 1.5시간 유지한 후 로냉할 수 있다.

상기 Cr은 초과 시 원소 간 화합물을 형성하는 중량비의 기준으로 정의되는 고용한계보다 크거나 같은 중량비를 형성하며, 상기 Cu 및 상기 Mo는 각각 상기 고용한계보다 작거나 같은 중량비를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 합금주철과 상기 합금주철로 제조된 에이펙스 씰의 내마모성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 합금주철과 상기 합금주철로 제조된 에이펙스 씰을 보다 단순하게 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 로터리 엔진의 수명이 증가될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진이 도시된 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진의 4행정이 도시된 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철의 원소가 경도에 기여하는 정도가 도시된 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철의 원소 중 Mo와 Cu의 고용한계가 도시된 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철의 원소 중 Cr과 Ni의 고용한계가 도시된 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철의 기지조직의 변화가 도시된 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

도 1 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진이 도시된 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진은 연료가 연소되는 연소실(132)과 연소실(132)로 윤활오일이 공급되는 공급유로를 포함하는 하우징(100), 연소실(132)에 편심회전 가능하게 수용되어 연료를 이동시키거나 압축하며 윤활오일로 윤활되는 로터(200)를 포함할 수 있다.

하우징(100)은 로터(200)를 수용하면서 로터(200)의 외주면과 접촉되는 로터하우징(130)과, 로터하우징(130)의 일면에 결합되어 연소실(132)을 밀폐하는 제1하우징(110)과, 로터하우징(130)의 일면과 마주하는 타면에 결합되어 연소실(132)을 밀폐하는 제2하우징(120)을 포함할 수 있다.

로터하우징(130)은 로터(200)와 내접하며 로터(200)를 수용하는 수용바디(131)와, 수용바디(131)의 내부에 구비되어 로터(200)를 수용하거나 연료를 연소시키는 연소실(132)을 포함할 수 있다. 로터하우징(130)은 로터(200)에 의해 압축되는 연료를 점화시켜 폭발행정을 수행할 수 있는 점화장치가 삽입되는 삽입홀(133, 134)를 포함할 수 있다. 일반적으로 점화장치는 복수개로 구비될 수 있으며, 삽입홀도 제1삽입홀(133)과, 제1삽옵홀(113)에서 로터(200)의 회전방향과 반대방향으로 이격되는 제2삽입홀(134)을 포함할 수 있다. 또한, 로터하우징(130)은 로터(200)의 두께와 대응되는 두께로 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진은 연소실(132)에 연료를 공급하도록 구비되는 흡기부(140)와 연소실(132)에 연소된 연료를 배출하도록 구비되는 배기부(150)를 포함할 수 있다. 연료는 공기가 혼합된 혼합기일 수 있다.

흡기부(140)는 로터하우징(130)에 연통되어 구비될 수 있으나, 연료의 화염전파효율을 향상시키기 위해 제1하우징(110)과 제2하우징(120) 중 어느 하나에 연통되어 구비될 수 있다. 달리 말하면, 흡기부(140)는 연료를 로터(200)의 회전방향과 무관하거나 경사진 방향으로 공급할 수 있도록 로터(200)의 양측면에 공급하도록 구비될 수 있다.

이를 위해 제1하우징(110)은 로터하우징(130)에 결합되어 연소실(132)의 일면을 형성하는 제1하우징바디(111)와, 제1하우징바디(111)를 관통하여 흡기부(140)와 연통하도록 구비되는 제1흡기홀(112)을 포함할 수 있다.

제2하우징(120)은 제1하우징(110)과 마주하면서 로터하우징(130)에 결합되어 연소실(132)의 타면을 형성하는 제2하우징바디(121)와, 제2하우징바디(121)를 관통하여 흡기부(140)와 연통하는 제2흡기홀(122)을 포함할 수 있다.

이 때, 제1흡기홀(112)과 제2흡기홀(122)은 제1하우징바디(111)와 제2하우징바디(121)의 일측에 치우쳐 구비되어, 로터(200)의 외주면과 로터하우징(130)의 내주면 사이에 형성되는 공간에 연료가 주입될 수 있다.

한편, 배기부(150)도 제1하우징(110) 또는 제2하우징(120) 중 적어도 하나 이상과 연통되도록 구비될 수 있다. 이를 위해, 제1하우징(110)은 제1하우징바디(111)를 관통하여 배기부(150)와 연통되는 제1배기홀(113)을 포함할 수 있고, 제2하우징(120)은 제2하우징바디(121)를 관통하여 배기부(150)와 연통되는 제2배기홀(123)을 포함할 수 있다.

제1배기홀(113)과 제2배기홀(123)은 흡기홀(112, 122)과 유사하게 제1하우징바디(111)와 제2하우징바디(121)의 일측에 치우치게 구비되어 로터(200)가 1회전에 가까운 상태에서 연소된 연료를 배출시킬 수 있다.

제1배기홀(113)과 제2배기홀(123)은 제1흡기홀(112)과 제2흡기홀(122)에서 로터(200)의 회전방향과 반대방향으로 이격되어 배치도리 수 있다. 상기 이격거리는 흡기되는 연료와 배기되는 연료과 희석되는 것이 방지될 수 있는 거리라면 어떠한 거리로 구비되어도 무방하다. 더불어, 제1배기홀(113)과 제2배기홀(123)은 서로 마주보게 구비될 수 있다.

한편, 제1하우징(110)과 제2하우징(120)은 로터(200)를 회전시키는 회전축(300)이 관통하거나 회전가능하게 지지할 수 있는 지지홀을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1하우징(110)은 회전축(300)이 관통되거나 회전축(300)의 일단을 수용하여 지지할 수 있는 제1지지홀(116)을 포함할 수 있고, 제2하우징(120)은 회전축(300)이 관통되어 구비되거나 회전축(300)의 타단을 수용하여 지지할 수 있는 제2지지홀(126)을 포함할 수 있다.

로터(200)는 연료를 압축하거나 이동시키도록 구비되는 로터바디(210)와, 로터바디(210)의 내부를 관통하여 회전축(300)이 결합되는 관통홀(220)을 포함할 수 있다. 관통홀(220)에는 회전축(300)의 직경보다 더 크게 구비되어 회전축(300)의 일부와 맞물리는 내주기어(225)가 구비될 수 있다.

로터(200)는 연소실에 편심회전 가능하게 수용되어 흡입부(140)에서 흡기된 연료를 로터하우징(130)의 내주면을 따라 이동시키거나, 연료를 로터하우징(130)으로 밀어내어 압축시키도록 구비될 수 있다.

로터(200)는 로터하우징(130)과 면접촉 또는 선접촉하여 연소실(132)을 구획하는 모서리를 포함할 수 있다. 이하, 로터(200)의 단면이 삼각형과 유사한 형상인 경우를 가정하여 서술하나, 로터(200)의 단면은 원형이거나, 타원형으로 구비될 수도 있다.

로터(200)는 연소실(132)을 3개의 공간으로 구획하도록 단면이 삼각형과 유사한 형상으로 구비될 수 있다. 이 때, 로터(200)는 외주면 중 일면을 형성하는 제1압축면(211)과, 제1압축면(211)의 말단에서 로터(200)의 외주면 중 다른 면을 형성하는 제2압축면(212)과, 제2압축면(212)의 말단에서 로터(200)의 외주면 중 또 다른 면을 형성하는 제3압축면(213)을 포함할 수 있다.

또한, 로터(200)는 3개의 모서리를 구비할 수 있다. 구체적으로, 제1압축면(211)과 제2압축면(212)은 제1모서리(A)를 공유할 수 있고, 제2압축면(212)과 제3압축면(213)은 제2모서리(B)를 공유할 수 있고, 제3압축면(213)과 제1압축면(211)은 제3모서리(C)를 공유할 수 있다.

제1압축면(211)과 제2압축면(212)과 제3압축면(213)는 내부로 오목하게 함몰되어 연료가 수용되거나 연료가 폭발할 때 반발력을 받을 수 있는 제1홈(2111), 제2홈(2121), 제3홈(2131)을 포함할 수 있다.

한편, 회전축(300)은 제1하우징(110)에 결합되는 제1축(310)과, 제2하우징(120)에 결합되는 제2축(330)과, 제1축(310)과 제2축(330)을 연결하되 제1축(310)과 제2축(320)의 회전중심에서 일측으로 편심되어 구비되는 편심축(320)을 포함할 수 있다. 제1축(310)과 제2축(330)의 회전중심은 일하게 형성될 수 있다.

편심축(320)은 제1축(310) 또는 제2축(330)에서 일측으로 편심되어 돌출되어 구비될 수 있다. 편심축(320)은 관통홀(220)에 수용되어 관통홀(220)의 일부를 로터하우징(130)의 내주면으로 가압하도록 구비될 수 있다. 편심축(320)은 연료를 압축하는 동력을 제공할 수 있다. 편심축(320)의 외주면에는 내주기어(225)와 맞물릴 수 있는 외주기어가 더 구비될 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진의 작동 과정을 설명한다.

도 2(a)를 참조하면, 흡기홀에서 연료(f)가 흡입되는 흡기행정이 수행되며, 도 2(b)를 참조하면, 상기 흡입행정에서 로터(200)가 회전하면 연료(f)는 로터(200)의 모서리(A)를 따라 이동하며 로터하우징(130)에 밀착되어 압축되는 압축행정이 수행된다.

도 2(c)를 참조하면, 상기 압축행정에서 압축된 연료는 점화장치(400)에서 발생하는 스파크(spark)로 인해 폭발하여 부피가 폭발적으로 증가하기 시작하는 폭발행정이 수행된다.

도 2(d)를 참조하면, 상기 폭발행정의 반발력으로 인해 상기 로터(200)는 고속으로 회전하면서, 연료(f)의 산화물을 배기홀로 배출시키는 배출행정이 수행된다. 이후, 로터(200)는 관성으로 인해 회전하면서 전술한 흡기행정을 다시 수행한다.

이로써, 흡기행정, 압축행정, 폭발행정 및 배출행정은 순차적이며 연속으로 행해질 수 있다. 다만, 전술한 행정들은 로터(200)에 의해 구획되는 연소실(132) 중 어느 하나에서 순차적으로 진행될 수 있고, 로터(200)에 의해 구획되는 연소실(132) 중 다른 하나에서는 상기 어느 하나의 연소실(132)에서 진행되는 행정과 다른 행정이 진행된다.

즉, 로터(200)에 의해 구획되는 연소실(132)은 서로 연통될 수 있으며, 연통되는 경우 서로 다른 행정을 진행하고 있는 연료(f)가 혼합되어 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진의 효율을 감소시킬 수 있다.

이를 위해, 로터(200)는 로터(200)에 의해 구획되는 연소실(132) 사이에서 기밀을 유지하는 에이펙스 씰(230)을 더 포함할 수 있다.

도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 에이펙스 씰(230)이 도시된 도면이다.

도 1(b)를 참조하면, 에이펙스 씰(230)은 로터(200)의 모서리(A, B, C)에 결합되어 로터하우징(130)의 내주면(131i)과 접촉되도록 구비될 수 있다. 다만, 로터바디(210) 또는 모서리(A, B, C)와 로터하우징(130)의 내주면(131i)사이의 간극은 로터(200)의 회전에 따라 변할 수 있으며, 이 경우 에이펙스 씰(230)로 인해 차폐되어야 할 간극이 변경될 수 있다.

이를 위해, 에이펙스 씰(230)은 모서리(A, B, C)의 내측에 결합되어 에이펙스 씰(230)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(231)와, 탄성부재(231)로부터 탄성력을 전달받아 이동 가능하게 구비되며, 탄성부재(231)에 결합되어 로터하우징(130)의 내주면(131i)에 접촉되는 접촉부재(233)를 포함할 수 있다.

이로써, 로터(200)의 회전에 따라 로터(200)와 로터하우징(130) 사이의 간극이 변경되더라도 에이펙스 씰(230)은 로터(200)에 의해 구획된 연소실(132) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.

다만, 전술한 바와 같이 에이펙스 씰(230)은, 교체가 어려운 점, 로터하우징(130)과 지속적으로 접촉되는 점, 로터하우징(130)과 지속적으로 접촉되는 동안 상당한 압력과 응력이 작용되는 점들을 고려할 때 내마모성이 중요하다고 볼 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 에이펙스 씰(230)의 경도(hardness)와 내마모성을 향상시키기 위해 저렴하고 쉽게 제조할 수 있는 합금주철을 설명한다.

도 3은 합금주철에 포함될 수 있는 원소가 합금주철의 경도에 기여하는 정도가 도시된 도면이다.

도 3에 나타난 그래프는 가로축이 중량비를 의미하며, 세로축이 경도를 의미한다. 합금주철에 포함될 수 있는 원소는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 바나듐(V)을 포함할 수 있다. 또한, 모재는 철(Fe)이며, 탄소(C)의 중량비는 3.2%, 규소(Si)의 중량비는 1.9%인 상태에서 측정된 값이다.

가로축이 증가하는 것은 합금주철에 포함된 원소의 양이 증가함을 의히마고, 세로축이 증가하는 것은 경도가 증가하는 것을 의미한다. 따라서, 도 3에 나타난 원소 별 직선 또는 복수 개의 직선의 기울기는 중량비에 따라 원소가 경도에 기여하는 정도를 의미한다. 달리 말하면, 각 원소의 기울기가 클수록 중량비가 동일하게 증가하는 경우 경도를 더 상승시킬 수 있음을 의미한다.

도 3을 살펴보면, 몰리브덴과 크롬과 구리의 기울기는 몰리브덴, 크롬, 구리를 제외한 원소에 비해서 큰 기울기를 형성한다. 즉, 몰리브덴, 크롬, 구리는 다른 원소에 비해서 경도를 증가시킬 수 있다.

한편, 몰리브덴이 가장 큰 기울기를 형성하고, 그 다음으로 크롬, 구리가 순차적으로 큰 기울기를 형성하므로, 몰리브덴, 크롬, 구리는 나열된 순서대로 중량비가 동일하게 증가되는 경우 경도를 증가시킬 수 있다.

따라서, 몰리브덴, 크롬, 구리는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철에 있어서 필수적인 구성이라 볼 수 있다.

니켈, 바나듐와 같은 경우 중량비가 증가하는 경우 경도를 상승시키기는 하나, 그 정도가 몰리브덴, 크롬, 구리에 비해 작다. 특히, 바나듐의 경우 경도를 상승시키는 정도가 니켈보다 작아 상기 5종류의 원소들 중 경도 상승에 끼치는 영향이 가장 작다.

물론, 바나듐은 탄소와 질소에 대한 친화력이 비교적 강해, 주철 내에서 탄화물 및 질화물을 잘 형성한다. 특히, 주철 내에 포함된 탄소의 양이 적을 경우 바나듐은 결정립을 미세화시켜 기지상을 안정화시킨다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철은 제조비용이 적음에도 높은 내마모성을 위한 것이 목적이므로 합금주철에 포함되는 원소로 바나듐을 제외한다. 바나듐은 비교적 고가일뿐더러 전술한 바와 같이 경도 상승에 끼치는 영향이 적기 때문이다.

이하, 몰리브덴, 크롬, 구리를 중심으로 하되 고용한계를 고려하여 각 원소에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 함량은 중량비를 의미한다.

(1) 탄소 (C): 2.8 ~ 3.2%

탄소는 모재인 철의 경도를 증가시셔 줄 뿐만 아니라 오스테나이트 기지상을 안정화시킬 수 있고 오스테나이트 기지상의 구역을 확장시켜 내식성 향상을 위한 크롬, 몰리브덴 등과 결합하여 고경질의 탄화물을 형성하고 나머지는 탄화물 주위를 둘러싸고 있는 기지조직 중에 고용된다.

구체적으로, 탄소의 함량이 2.8%보다 작은 경우 대부분의 탄소는 탄화물의 형태로 존재하게 되어 편상흑연 조직이 잘 나타나지 않아, 흑연이 망상으로 분포되거나 시결정간 흑연이 나타난다. 또한, 탄소의 함량이 3.2%보다 큰 경우 거칠고 두꺼운 편상구조의 흑연이 나타나게 되고 기지조직 중에 존재하게 되어 인성을 저해하고 취성, 내마모성 및 가공성을 저하시킬 수 있다.

따라서, 탄소의 함량은 2.8 ~ 3.2%로 정한다.

(2) 규소 (Si): 1.0 ~ 2.5%

규소는 용강 중의 산소를 탈산시키는 기능을 가지고 있으며, 마르텐사이트상을 강화시키고 용탕의 유동성을 개선시킨다. 더하여, 흑연화촉진원소로서 탄화물을 분해하여 흑연으로 석출하는 역할을 한다. 규소는 통상적으로 그 함량에 따라 인장강도, 탄성을 증가시키는데 반하여 인성은 감소시키는 성질을 갖는다.

구체적으로, Si-C 함량이 낮으면 비교적 높은 기계강도와 경도를 얻을 있지만 유동성이 상대적으로 낮고, Si-C 함량이 높으면 유동성이 좋지만 기계강도와 경도가 낮다.

전술한 관점에서 규소의 함량은 1.0 ~ 2.5%로 정한다.

(3) 망간 (Mn): 0.5 ~ 1.0%

망간은 탈산 탈황제로서의 작용을 하며, 특히 규소와의 첨가 비율에 따라 공정반응에 큰 영향을 미친다. 응고 시 용탕 중의 용존 산소를 제거해 주는 역할을 한다. 따라서, 망간은 탈산 탈황제로서 유효한 효과를 나타내는 0.5% 이상 첨가한다.

망간은 탄소의 흑연화를 방해하는 백주철화 촉진원소로서 화합탄소를 안정화시키는 역할도 수행한다. 또한, 페라이트의 석출을 방해하고 펄라이트를 미세화시키므로 주철의 기지조직을 펄라이트화하는 경우에 유용하다.

그러나, 망간이 일정 수준이상 함유되어 규소와 망간의 비율(Si/Mn)의 작아지게 되는 경우, 주철의 강도와 경도가 높아지고 소성과 인성이 낮아지게 된다. 또한, 망간이 다량으로 첨가되는 경우 탄화물을 형성하여 취약성을 증가시킬 수 있다.

따라서, 망간의 함량은 0.5% ~ 1.0%로 정한다.

(4) 구리 (Cu): 0.1 ~ 2.5%

구리는 기계적 성질을 개선시키고, 합금주철의 제조 과정 중 단면 변화가 심하게 형성되는 과정에서 균일한 조직을 만드는데 효과가 있다. 또한, 강화흑연화를 위한 원소로, 펄라이트 조직의 생성을 촉진하고 미세화시키는 작용을 하고 전술한 바와 같이 경도를 확보하기 위해 필요한 원소이다.

더하여, 구리는 흑연의 형상을 굵고 짧게 만들고, D, E형 과냉 흑연을 감소시키고 A형 편상흑연을 촉진시키는 원소이다.

한편, 도 3에서 전술한 바와 같이 구리는 중량비가 증가하는 것과 대비 합금주철의 경도를 크게 상승시키는 원소 중 하나이다. 다만, 구리를 포함한 원소들은 합금주철 또는 합성물에 첨가될 수 있는 한계가 있다. 상기 한계는 특정 원소를 초과하여 첨가할 시 타 원소와 화합물을 형성하거나, 특정 원소를 첨가하는 이유(예컨대, 경도 상승)에 반하는 현상(예컨대, 경도 하강)이 나타나는 기점을 의미할 수 있다. 더하여, 상기 한계는 특정 원소를 첨가하는 이유(예컨대, 경도 상승)과 다른 현상(예컨대, 취성 상승)이 나타나는 기점을 의미할 수 있다.

본 문서에서는 상기 한계를 고용한계로 정의하며, 상기 고용한계는 중량비를 기준으로 한다. 따라서, 고용한계란 초과 시에 타 원소와 화합물을 형성하거나 특정 원소의 첨가로 인한 효과에 반하는 효과가 생성되는 중량비의 기준을 의미할 수 있다.

도 4를 참조하면, 구리의 고용한계가 도시된다. 도 4에 나타난 그래프는 가로축이 온도, 세로축이 원소 별 함량을 의미하고, 구리의 경우 2.5%를 초과하는 함량을 가질 수 없는 것을 확인할 수 있다. 즉, 구리의 고용한계는 대략 2.5%일 수 있다.

따라서, 구리의 경우 주철합금의 경도를 크게 상승시키는 원소 중 하나이나 2.5%이하의 함량을 갖는 것이 바람직하여 구리의 함량을 0.1 ~ 2.5%로 정한다.

다만, 보다 바람직하게 구리의 함량은 1.1 ~ 2.5%로 형성될 수 있다. 구리의 최소 함량을 증가시켜 합금주철의 경도를 보다 상승시킬 수 있기 때문이다.

(5) 크롬 (Cr): 0.1 ~ 0.5%

크롬은 내마모성, 내식성, 내열성을 위해 필수적인 원소이다. 크롬은 탄소 및 철과 결합하여 내마모성이 우수한 경질의 탄화물을 형성하고, 내산화성을 향상시킨다. 또한, 크롬은 주철 내에서 페라이트 생성을 막고 펄라이트 편상층 사이의 거리를 감소시켜 펄라이트 형성을 촉진시키는 원소이다. 더불어, 크롬은 펄라이트 조직을 세분화하는 역할도 한다.

그러나, 크롬도 고용한계가 존재한다. 즉, 크롬의 함량이 과도한 경우 시멘타이트가 형성되어 칠드(chilled) 조직이 형성될 수 있다. 또한, 크롬의 함량이 과도한 경우 합금주철의 취성이 증가할 수 있다.

도 5를 참조하면, 크롬의 고용한계가 나타난 그래프(가로축이 온도, 세로축이 원소 별 함량을 의미하는 것이 도 4와 동일함.)가 도시된다. 도 5에 나타난 그래프를 살펴보면 크롬의 고용한계는 대략 0.1%인 것을 확인할 수 있다. 특히, 크롬이 고용한계를 넘는 중량비를 형성할 경우 합금주철의 취성이 증가될 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 크롬은 몰리브덴 다음으로 경도 상승에 기여하는 원소이다. 즉, 크롬은 몰리브덴과 밀도 등의 특성이 유사하여, 몰리브덴과 유사하게 합금주철의 경도 향상에 기여할 수 있다.

따라서, 만일 크롬의 함량을 크롬의 고용한계 같거나 작게 형성시키는 경우 합금주철의 경도가 충분하지 않을 수 있다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철에는 크롬의 함량을 크롬의 고용한계와 같거나 초과하도록 정한다. 크롬의 전술한 바와 같이, 구리의 고용한계는 2.5% 정도이고, 후술하겠지만 몰리브덴의 고용한계도 2.5% 정도이다. 그러나, 크롬의 고용한계는 0.1% 정도로 구리와 몰리브덴의 고용한계보다 작게 형성된다. 달리 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철의 함량을 정함에 있어, 몰리브덴과 구리의 함량을 각각의 고용한계보다 높게 형성되는 경우 증가되는 취성과 대비, 크롬의 함량을 크롬의 고용한계보다 높게 형성되는 경우 증가되는 취성이 작을 수 있다.

이로써, 크롬은 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철에 완전히(100%) 고용되어 상기 합금주철의 경도를 향상시킬 수 있다.

다만, 지나친 크롬의 함량은 생성될 합금주철의 취성을 지나치게 상승시킬 수 있어 0.5%를 그 최대치로 한다.

(6) 니켈 (Ni): 0.1 ~ 0.5%

니켈은 오스테나이트를 안정화시키고, 펄라이트상의 생성을 억제시키며, 내산화성을 증가시키는 역할을 한다.

도 5를 참조하면, 니켈의 고용한계가 대략 0.5% 정도임을 확인할 수 있다. 그러나, 니켈의 경우 주철합금의 경도 상승에 기여하는 정도가 비교적 낮고, 비교적 비싼 원소이기 때문에 고용한계를 넘지 않는 선에서 함량을 형성하는 것이 좋다.

다만, 니켈이 0.1%이상 첨가되어야 내산화성 증진에 유효한 효과를 나타내므로, 니켈의 함량은 0.1 ~ 0.5%로 정한다.

(7) 몰리브덴 (Mo): 0.1 ~ 2.5%

몰리브덴은 탄화물을 형성하여 고온강도와 파단강도를 증진시키며, 인성을 증진시킨다. 또한, 몰리브덴은 펄라이트 및 흑연을 세분화하고 단면조직의 균일성을 개선하고, 강도, 경도, 충격강도, 피로강도, 고온 성능을 높이며, 수축을 감소시키고 열처리성을 개선하여 담금질성을 높이는 역할을 한다.

다만, 몰리브덴을 첨가하는 경우에 인(P)의 양은 낮게 하여야 한다. P-Mo 4차원 공정(Eutectic)을 형성하여 취약성을 높이게 되기 때문이다.

한편, 도 3에서 전술한 바와 같이 몰리브덴은 합금주철의 경도 상승에 가장 크게 기여하는 원소이다. 다만, 도 4에 도시된 바와 같이 몰리브덴의 고용한계는 2.5% 정도이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철에서 몰리브덴의 함량은 최대 2.5%로 형성한다.

다만, 보다 바람직하게 몰리브덴의 함량을 1.5 ~ 2.5%로 형성하여 합금주철의 경도 상승을 보다 고려할 수 있다.

(8) 인 (P): 0 초과 0.1% 이하

인은 인화철(Fe3P)의 화합물을 형성하여 페라이트, 탄화철과 함께 3원 공정 스테다이트로서 존재한다. 인의 함유량이 증가할수록 취성이 증가하고 인장강도도 급속하게 떨어진다. 더하여, 전술한 바와 같이 몰리브덴과 인이 동시에 첨부되는 경우 취약성을 높이게 되므로, 합금주철에서 인의 함량은 0 초과 0.1% 이하로 정한다.

(9) 황 (S): 0 초과 0.1% 이하

황은 다량으로 첨가될수록 용탕의 유동성을 저하시키고 수축량을 증가시키며, 수축공이나 균열발생의 원인이 되기도 한다. 특히 황이 일정량을 초과하는 경우 주철을 세멘타이트화시켜 취성을 증가시킨다.

따라서, 황은 주철합금에서 최대 0.1%를 함유하는 것으로 정한다.

[표 1]

상기 표 1 에서 나타난 바와 같이, 본 발명은 다양한 실시예(1 내지 8)을 포함한다.

한편, 상기 표 1에 나타난 비교예의 경우 종래의 에이펙스 씰을 형성하기 위한 합금주철로 본 발명의 다양한 실시예에서 함유된 원소와 다르거나, 원소가 함유되는 정도가 다르게 형성된다. 특히, 비교예와 본 발명의 다양한 실시예의 차이는 구리, 크롬, 몰리브덴의 함량에서 두드러진다. 또한, 비교예의 합금주철은 450Hv 정도의 경도를 가지고, 본 발명의 다양한 실시예의 합금주철의 경도는 550 ~ 700Hv의 경도를 가져 실시예들이 비교예과 대비 향상된 경도를 갖는 것을 확인했다.

특히, 상기 복수 개의 실시예들이 다양한 경도 범위를 형성하는 것은 합금주철을 제조하기 위한 과정에 포함되는 열처리 과정에 의해 형성된다.

[표 2]

상기 표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 합금주철 중 특히 크롬, 몰리브덴, 구리의 고용한계를 고려하여 열처리한 복수개의 샘플이 나타난다.

도 4 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 크롬, 몰리브덴 및 구리를 포함하는 원소들의 고용한계는 온도와 관련이 있다.

구체적으로, 도 4를 참조하면 몰리브덴은 대략 1050℃를 기준으로 함유 정도가 최대가 되며, 구리의 경우 대략 1150℃를 기준으로 합금주철에 함유되는 정도가 최대가 된다.

더하여, 도 5를 참조하면 니켈은 대략 1150℃ 정도에서 합금주철에 함유되는 정도가 최대가 되고, 크롬의 경우 대략 1030℃ 정도에서 합금주철에 함유되는 정도가 최대가 된다.

따라서, 열처리 과정에 있어서 최대 온도는 1050℃인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 니켈의 경우 몰리브덴이나 크롬과 대비 합금주철의 경도향상에 기여하는 정도가 작기 때문이다.

따라서, 열처리 과정에 포함되는 담금질과 템퍼링은 상기 최대 온도를 고려하여 형성될 수 있다.

담금질(quenching)은 공기 온도를 제어할 수 있는 전기저항로를 이용하여 생성된 합금주철을 850 ~ 1050℃에서 0.5 ~ 4시간 가열한 후 상온까지 유냉(oil-cooling)한다.

템퍼링(tempering)은 공기 온도를 제어할 수 있는 전기저항로를 이용하여 상기 담금질 처리에서 얻은 탄화물과 편상구조 흑연을 함유한 마르텐사이트 합금주철을 140 ~ 250℃에서 0.5 ~ 1.5시간 유지한 후 로냉(furnace cooling)한다.

샘플 1은 850℃에서 0.5시간 담금질 후 상온까지 유냉(60℃)시켰다. 담금질 후에 200℃에서 0.5시간 템퍼링 후 로냉시켰다. 이 경우 합금주철의 경도는 573Hv로 측정되었다.

샘플 2는 950℃에서 1시간 담금질 후 상온까지 유냉(60℃)시켰다. 담금질 후에 200℃에서 1시간 로냉시켰다. 이 경우 합금주철의 경도는 550Hv로 측정되었다.

샘플 3은 950℃에서 4시간 담금질 후 상온까지 유냉(60℃)시켰다. 담금질 후에 180℃에서 1시간 로냉시켰다. 이 경우 합금주철의 경도는 604Hv로 측정되었다.

샘플 4는 1000℃에서 2시간 담금질 후 상온까지 유냉(30℃)시켰다. 담금질 후에 140℃에서 1시간 로냉시켰고, 이 경우 합금주철의 경도는 652Hv로 측정되었다.

샘플 5는 950℃에서 2시간 담금질 후 상온까지 유냉(60℃)시켰다. 담금질 후에 180℃에서 1시간 로냉시켰고, 이 경우 합금주철의 경도는 636Hv로 측정되었다.

샘플 6은 850℃에서 1시간 담금질 후 상온까지 유냉(30℃)시켰다. 담금질 후에 200℃에서 0.5시간 로냉시켰고, 이 경우 합금주철의 경도는 581Hv로 측정되었다.

전술한 샘플 1 내지 6에서 확인된 바와 같이 열처리 과정에서 몰리브덴, 크롬, 구리의 고용한계를 고려하여 온도를 설정하는 경우 합금주철의 경도를 상승시킬 수 있었다.

도 6(a)는 상기 열처리를 거치기 전의 합금주철의 미세조직이 도시된 도면이고, 도 6(b)는 상기 열처리를 거친 후의 합금주철의 미세조직이 도시된 도면이다.

도 6을 참조하면, 합금주철은 펄라이트와 페라이트 기지조직을 형성하다가 상기 열처리를 거친 후 마르텐사이트 기지조직으로 변태되어 경도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 상기 열처리 전에는 전술한 원소들을 적정 비율로 선택하여 원료를 조제하고, 이를 중주파 유도전기로(middle frequency induction furnace)에 넣고 원료가 모두 용해되도록 가열한 후 제련하는 제련 단계(smelting)가 진행될 수 있다.

상기 제련 단계 이후에는 제련된 용탕에 접종제를 접종하는 접종 단계(inoculation)가 진행될 수 있다.

상기 접종 단계 이후에는 접종처리된 용탕을 원하는 형태의 캐비티를 갖도록 사전에 제작한 주형에 상기 용탕을 주입하는 주조 단계(casting)가 진행 될 수 있다.

상기 주조 단계 이후에는 상기 주조 단계에서 얻은 에이펙스 씰을 연마하여 의도한 형태를 갖도록 가공하는 연마 단계(grinding)가 진행될 수 있다.

상기 주조 단계 이후에는 상기 열처리 단계가 진행될 수 있고, 상기 열처리 단계 이후에는 상기 열처리 단계 후의 합금주철의 에이펙스 씰이 정밀 연마 및 폴리싱 가공을 통해 최종 형상 및 요구한 표면 품질을 갖도록 가공하는 정밀 연마 및 폴리싱(fine grinding and polishing) 단계가 진행될 수 있다.

이로써, 전술한 원소의 조성을 가지는 합금주철로 이루어진 에이펙스 씰이 제조될 수 있다. 특히, 경도 향상에 큰 기여를 하는 원소들(몰리브덴, 크롬, 구리)의 고용한계를 고려하여 합금주철을 제조하고, 이를 이용하여 에이펙스 씰을 제조한 경우, 전자빔 용융처리 등과 같은 별도의 방법을 사용하지 않고도 내마모성, 경도 등을 확보할 수 있어 보다 단순하고 경제적일 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

하우징 : 100 제1하우징 : 110
제1하우징 바디 : 111 제1흡기홀 : 112
제1배기홀 : 113 제1공급홀 : 114
제1결합홀 : 115 제1지지홀 : 116
제2하우징 : 120 제2하우징바디 : 121
제2흡기홀 : 122 제2배기홀 : 123
제2공급홀 : 124 제2결합홀 : 125
제2지지홀 : 126 로터하우징 : 130
수용바디 : 131 흡기부 : 140
배기부 : 150 배기홀 : 151
로터 : 200 로터바디 : 210
제1압축면 : 211 제2압축면 : 212
제3압축면 : 213 관통홀 : 220
에이펙스 씰 : 230 탄성부재 : 231
접촉부재 : 233 제1모서리 : A
제2모서리 : B 제3모서리 : C

Claims (15)

1. 중량비로 C : 2.8~3.2%, Si : 1.0~2.5%, Mn : 0.5~1.0%, Cu : 0.1~2.5%, Cr : 0.1~0.5%, Ni : 0.1~0.5%, Mo : 0.1~2.5%, P : 0 초과 0.1% 이하, S : 0 초과 0.1% 이하 및 잔부는 Fe 및 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 합금주철.
2. 제1항에 있어서,
   상기 합금주철은 담금질 및 템퍼링이 순차적으로 이루어지는 열처리를 거치는 것을 특징으로 하는 합금주철.
3. 제2항에 있어서,
   상기 담금질은,
   상기 합금주철을 850 ~ 1050℃에서 0.5 ~ 4시간 유지한 후 상온까지 유냉(oil-cooling)하는 것을 특징으로 하는 합금주철.
4. 제2항에 있어서,
   상기 템퍼링은,
   상기 담금질 후의 합금주철을 140 ~ 250℃에서 0.5 ~ 1.5시간 유지한 후 로냉하는 것을 특징으로 하는 합금주철.
5. 제2항에 있어서,
   상기 합금주철은 상기 담금질과 상기 템퍼링을 거친 후 마르텐사이트 기지조직으로 변태되는 것을 특징으로 하는 합금주철.
6. 제1항에 있어서,
   상기 합금주철에 포함되는 원소들 중 적어도 하나는,
   초과 시 원소 간 화합물을 형성하는 중량비의 기준으로 정의되는 고용한계보다 작거나 같은 중량비를 가지는 것을 특징으로 하는 합금주철.
7. 제6항에 있어서,
   상기 Cu의 고용한계는 2.5% 인 것을 특징으로 하는 합금주철.
8. 제6항에 있어서,
   상기 Mo의 고용한계는 2.5% 인 것을 특징으로 하는 합금주철.
9. 제1항에 있어서,
   상기 합금주철에 포함되는 원소들 중 적어도 하나는,
   초과 시 원소 간 화합물을 형성하는 중량비의 기준으로 정의되는 고용한계보다 크거나 같은 중량비를 가지는 것을 특징으로 하는 합금주철.
10. 제9항에 있어서,
    상기 Cr의 고용한계는 0.1% 인 것을 특징으로 하는 합금주철.
11. 연료가 연소되는 연소실을 포함하는 하우징;
    상기 연소실에 편심회전 가능하게 수용되어 상기 연소실을 구획하고 상기 연료를 이동시키거나 압축하는 로터; 및
    상기 로터와 결합되고 상기 하우징에 접촉되어 구획된 상기 연소실 사이의 기밀을 유지하는 에이펙스 씰;을 포함하는 로터리 엔진에 있어서,
    상기 에이펙스 씰은,
    중량비로 C : 2.8~3.2%, Si : 1.0~2.5%, Mn : 0.5~1.0%, Cu : 0.1~2.5%, Cr : 0.1~0.5%, Ni : 0.1~0.5%, Mo : 0.1~2.5%, P : 0 초과 0.1% 이하, S : 0 초과 0.1% 이하 및 잔부는 Fe 및 불순물을 포함하는 합금주철로 이루어진 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
12. 제11항에 있어서,
    상기 합금주철은 담금질 및 템퍼링이 순차적으로 이루어지는 열처리를 거쳐 마르텐사이트 기지조직으로 변태되는 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
13. 제12항에 있어서,
    상기 담금질은 상기 합금주철을 850 ~ 1050℃에서 0.5 ~ 4시간 유지한 후 상온까지 유냉(oil-cooling)하는 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
14. 제12항에 있어서,
    상기 템퍼링은 상기 담금질 단계 후의 합금주철을 140 ~ 250℃에서 0.5 ~ 1.5시간 유지한 후 로냉하는 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
15. 제11항에 있어서,
    상기 Cr은 초과 시 원소 간 화합물을 형성하는 중량비의 기준으로 정의되는 고용한계보다 크거나 같은 중량비를 형성하며,
    상기 Cu 및 상기 Mo는 각각 상기 고용한계보다 작거나 같은 중량비를 형성하는 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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