KR900004165B1 - 주형 및 정반용 주철 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주형 및 정반용 주철

제 1 도는 주철의 현미경관찰에 의한 흑연형상의 예시도로써,

(a)는 종래의 주철에 있어서의 흑연형상,

(b)는 본 발명에 의한 주철에 있어서의 흑연형상,

(c)는 비교예에 의한 흑연형상.

제 2 도는 주철에서 중간흑연형상의 점유비율에 대한 열전도도를 나타낸 그래프.

본 발명은 주형 및 정반용 주철에 관한 것으로서, 특히, 기계적 성질 및 열전도도가 동시에 우수한 주형및 정반용 주철에 관한 것이다. 통상적으로, 주형 및 정반용 주철은 조괴작업 및 형발과정의 고온상태에서 용손의 마모와 충격에 의한 균열(crack)발생 및 사용중 뒤틀림 현상등을 방지하기 위하여 우수한 기계적 성질 및 열전도도가 요구되어왔으며, 주형 및 정반용 주철로는 일반적으로, 편상흑연주철이 널리사용되고 있다. 그러나, 상기 편상흑연주철은 열전도도는 우수하나 흑연의 형상이 날카롭기 때문에 응력집중현상에 의한 진동 흡수능이 감소하여 기계적성질, 즉, 인장강도, 항복강도, 연신율 및 내충격성이 매우 낮다. 따라서, 용손에 의한 마모와 균열발생이 심하게 되므로 번번한 수리와 수명단축은 물론 거칠은 주형내면에 의해 강괴표면품질등에 대한 문제점이 발생된다.

한편, 기계적성질을 향상시키는 통상의 방법에 있어서는 구상화 원소(Mg,Ca 등)를 첨가하여 흑연을 구상화시키는 방법이 알려져 있다.

그러나, 구상화흑연 주철은 열전도도가 편상흑연주철보다 현저히 낮은 0.08(Cal/cm./sec. ℃)이므로 사용중 뒤틀림(wraping)과 균열발생이 심하여 주형 및 정반용으로는 사용되고 있지 못하고 있는 실정에 있다. 따라서, 본 발명은 주철성분중의 규소/망간비를 조절하고 마그네슘 및 알루미늄을 적정량 첨가하여 조성하므로서 기계적성질 즉, 인장강도, 항복강도, 연신율 및 내충격성과 함께 우수한 열전도도를 동시에 향상 시킬 수 있는 향상된 주형 및 정반용 주철을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명은 상세히 설명한다.

본 발명은 탄소 : 4.15-4.20중량%, 규소/망간중량비 : 2.0-4.0, 황 : 0.0l4-0.023중량%, 인 : 0.05-0.001중량% 및 티타늄 : 0.07-0.09중량%로 조성되는 주형 및 정반용 주철에 있어서, 규소가 1.60-2.0중량%이고, 망간이 0.35-0.41중량%이고 그리고 규소/망간의 중량비가 4.5-5.0이 되도록 하고, 여기에 0.013-0.02중량%의 마그네슘 및 0.45-0.55중량%의 알루미늄을 첨가하여 조성되는 주형 및 정반용 주철에 관한 것이다.

이하, 상기 성분의 수치한정이유에 대하여 설명한다. 상기 규소가 1.60중량%이하인 경우에는 소정의 망간량에 대하여 규소량이 적어짐에 따라 흑연화가 방해되고, 페라이트석출을 억제함에 따라 항복강도 및 연신율을 저하시키며, 2.0중량% 이상인 경우에는 탄소당량을 증가시키는 것과 같아서 취성이 증가되는 문제가 있으므로, 규소는 1.60-2.0중량%가 바람직하다.

또한, 상기 망간이 0.35중량% 이하인 경우에는 황과 결합하여 황화망간(MnS)으로서 황에의한 해를 감소시키는 효과가 떨어지고, 0.41중량%이상에서는 규소량에 대하여 망간량이 증가되어 페라이트석출을 억제하므로서 소정의 항복강도 및 연신율율 기대할수 없기 때문에, 망간은 0.35-0.4l중량%가 바람직하다.

또한, 상기 규소/망간의 중량비가 4.5이하인 경우는 소정의 규소량에 대하여 망간량이 증가되어 페라이트석출을 억제시키므로서 소정의 항복강도 및 연신율을 기대할수가 없으며, 5.0이상인 경우는 역시 소정의 망간량에 대하여 규소량이 증가되어 탄소당량을 증가시키므로서 취성이 증가되는 문제점이 있으므로, 규소/망간의 중량비는 4.5-5.0이 가장 바람직하다. '

또, 상기 마그네슘이 0.013중량%여하일 때는 흑연이 편상화되는 율이 증가하여 소정의 흑연형상 즉, 구상화흑연형상과 편상흑연형상의 증간형태(이하 "중간흑연형상"이라 함)를 소정량 얻을 수 없게 되며, 0.02중량%이상일 때는 흑연이 구상화되는 율이 증가되어 중간흑연형상을 소정량 얻을 수 없으므로, 마그네슘은 0.013-0.020중량%가 바람직하다.

또한, 상기 알루미늄이 0.45중량%이하인 경우에는 흑연이 구상화되는 율이 증가되어 중간흑연형상을 소정량 얻을 수 없고, 0.55중량%이상인 경우에는 흑연이 편상화되는 율이 증가되어 중간흑연형상을 소정량 얻을 수 없으므로 알루미늄은 0.45-0.55중량%가 바람직하다.

또한, 상기 탄소가 4.15중량%이하인 경우에는 주철의 강도가 저하되어 소정의 강도를 얻을 수 없으며, 4.20중량%이상에서는 탄소당량의 증가에 의해 취성이 높아져 깨어지기 쉬우므로, 탄소는 4.15-4.20중량%가 바람직하다.

또한, 상기 황이 0.014중량%이하인 경우에는 황함량이 적을수록 구상화가 촉진되기 때문에 흑연의 구상화율이 증가되어 중간흑연형상의 점유율이 떨어지게되며, 0.023중량%이상에서는 중간흑연형상으로, 정출되는 흑연립수가 저하하고 편상화율이 증가되므로서 소정의 중간흑연화율 확보가 불가능하게되므로, 황은 0.014-0.023중량%가 바람직하다.

상기 인은 0.05중량%이하인 경우에는 주조직전의 인제거작업시 용탕의 온도저하와 비산문제가 발생되며, 0.10중량%이상인 경우에는 응고시 입계정출 또는 열처리시 입계석출되어 인편석에 의한 조직파단을 초래하므로, 인은 0.05-0.10중량%가 바람직하다.

상기 티타늄은 용탕내에서 표면활성 원소로서 황과 함께 편상흑연화를 촉진시키는 산소를 제거하여 이산화티타늄(TiO₂)상태로 되는데, 그 양이 0.07중량%이하인 경우에는 산소제거가 부족하여 첨가원소인 알루미늄손실과, 편상흑연화롤 촉진시키고,0.09중량%이상에서는 이산화티타늄생성량이 많아짐에 따라 입계 또는 표층부에 비금속개재물로서 잔류하게 되어 조직파단의 원인이 되므로, 티타늄은 0.07-0.09중량%가 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

고주파용해로에서 주물선 또는 냉선을 용해하고 하기표 1과같은 조성을 갖도록록 합금원소류를 첨가하여 모래주형(sand mold)에 주입하고 응고시킨후 시료를 재취하여 각각의 시료조직을 관찰하고 그 조직을 흑연형상별 점유비율로 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 2에 제시된 흑연형상별 점유비율을 보다 명확하게 설명하기 위하여 시료에 대한 현미경조직도를 제 1 도에 도시하였다.

제 1 도에서, 종래예의 현미경조직도는 (a), 본 발명예의 현미경조직도는 (b), 비교예의 현미경조직도는 (c)에 해당된다.

상기 표 2 및 제 l 도에 나타낸 바와같이, 본 발명예(4-7)는 중간흑연을 전혀 포함하지 않는 종래예 (1-3)및 80%이하의 점유비율을 갖는 비교예(8-12)에 비하여 90%이상의 높은 중간흑연의 점유비율(면적비 %)을 갖는다는 것을 알 수 있다.

한편, 중간흑연형상별 점유비율에 따른 열전도도의 변화를 측정하고 그 측정결과를 제 2 도에 나타나 있는데, 이로부터 알 수 있는 바와같이, 중간흑연형상이 90%이상일때 소정의 열전도도를 얻을 수 았다.

또한 상기 표1의 시료에 대한 열전도도 및 기계적 성질을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명예(4-7)는 기계적성질 즉, 항복강도, 인장강도 및 연신율에 있어서는 구상흑연을 포함하는 비교예(8-12)와 거의 같은 값을 갖지만, 전체가 편상흑연을 갖는 종래예(1-3)보다는 현저히 우수한 값을 갖게되며, 또한, 본 발명예(4-7)는 열전도도에 있어서는 전체가 편상흑연을 갖는 종래예(1-3)과는 거의 같은 값을 갖지만, 구상흑연을 포함하는 비교예(8-12)보다는 현저히 우수한 값을 갖게 된다.

따라서, 상기 표 3의 결과를 종합해보면, 본 발명예(4-7)는 기계적 성질과 열전도도가 동시에 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 규소/망간비를 적절히 조절하고 구상화 원소인 마그네슘과 구상화억제원소인 알루미늄을 동시에 첨가하여 먼저 편상흑연이 성장하게 되고 성장도중에 구상화흑연으로 전화되어 중간흑연형상의 비율이 90%이상을 차지하게 되고, 이로인해 우수한 열전도도 및 기계적성질 즉, 인장강도, 항복강도, 연신율 및 내충격성을 갖는 주형 및 정반용 주철을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 탄소 : 4.l5-4.20중량%, 규소/망간중량비 : 2.0-4.0, 항 : 0.014-0.023중량%, 인 : 0.05-0.1중량%, 및 티타늄 : 0.07-0.09중량%로 포함하는 주형 및 정반용 주철에 있어서, 규소가 1.60-2.0중량%이고, 망간이 0.25-0.41중량%이고 그리고 규소/망간의 중량비가 4.5-5.0이 되도록하고, 여기에 0.013-0.02중량%의 마그네슘 및 0.45-0.55중량%의 알루미늄이 첨가조성된 것을 특징으로 하는 주형 및 정반용 주철.

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