유연한 철? 연성 철 대 주철

엔지니어가 금속 주조용 합금을 선택하는 방법

주물용 철 합금을 선택할 때 야금학자는 예산, 필요한 기계적 특성, 가공 및 열처리와 같은 주조 후 단계를 고려합니다. 이러한 요구 사항은 사용할 합금을 결정합니다. 요즘 가장 큰 선택은 연성철과 주철 중 하나입니다.

기술적으로 "주철"은 주조 공장에서 주조되는 철 합금을 의미합니다. 연성 철은 그러한 합금 중 하나입니다. 그러나 연성은 다른 철 합금과 차별화되는 고유한 기계적 특성을 가진 상대적으로 새로운 분야입니다. 이 차이는 "주철"이 일반적으로 수세기 동안 금속 세공의 일부였던 회색 또는 흰색 철 합금을 지정한다는 것을 의미합니다.

주물 공장에서는 어떤 종류의 철을 주조합니까?

• 연성 주철:이 유형의 철은 1948년에 개발되었으며 철 주조 공장에서 매우 중요한 합금이 되었습니다. 다른 주철보다 훨씬 덜 부서집니다.
• 가단성 주철:연성 철이 발명되기 전에는 이 합금이 더 유명했습니다. 아주 오랜 시간 열처리를 한 백주철입니다. 열처리 장치의 조건은 매우 잘 제어되어야 합니다. 가단성 철이 완성되면 훨씬 덜 취성입니다. 가단성은 연성이 덜 성공적인 작고 얇은 주물에 여전히 사용됩니다.
• 백색 주철:이 합금은 다른 주철보다 더 빨리 냉각되어 격자에 시멘타이트라는 분자를 생성합니다. 취성 합금이지만 경도와 내마모성이 우수합니다. 베어링 및 기타 고마찰 응용 분야에 자주 사용됩니다.
• 회주철:대부분의 표준 "주철" 품목은 회주철로 만들어지므로 사람들이 이 용어를 사용할 때 이것이 의미하는 합금일 가능성이 높습니다. 백색 주철과 달리 회주철은 흑연 미세 구조를 가지고 있습니다. 진동 감쇠 능력이 우수하고 가공성이 뛰어납니다.

흰색과 회색 주철은 매우 유사한 모양의 주물을 만듭니다. 그들의 착색은 골절되었을 때만 분명합니다.

연성 철과 주철의 차이점은 무엇입니까?

연성철은 열처리 전이라도 다른 주철보다 취성이 덜합니다. 충격으로 쉽게 부서지지 않습니다. 연성이 있으면 철이 구부러질 수 있습니다. 이에 비해 회주철은 더 단단합니다. 이 경도는 표면 마모를 잘 관리한다는 것을 의미합니다. 회색 철은 또한 진동 감쇠에 더 좋습니다. 차이점은 이러한 철 합금 내 흑연의 미세 구조 때문입니다.

회주철은 중량 기준으로 탄소 2.5~4%와 규소 1~3%입니다. 합금의 실리콘은 회주철에 특성을 부여하는 흑연 분자를 안정화하는 데 필요합니다. 그러나 이 실리콘은 금속이 냉각되는 동안 열 충격을 받지 않는 경우에만 흑연을 지지하고 유지하는 데 효과적입니다. 매우 빠른 냉각은 시멘타이트를 형성하고 혼합에 규소가 있더라도 회주철을 백철로 만듭니다. 회주철에서는 흑연 조각이 표면을 통해 박혀 있으며 고광택 회주철에서 볼 수 있습니다.

연성 주철은 3.2~3.6%의 탄소, 2.2~2.8%의 규소 및 약간의 "결절화 요소"를 포함합니다. 1943년에 발견된 연성은 가단성 철과 동일한 특성을 많이 가지고 있지만 금형에서 바로 이러한 특성을 가지고 있습니다. 가단성 주철을 만드는 데 필요한 길고 기술적인 열처리로 인해 비용이 많이 들고 오류가 발생하기 쉽습니다. Ductile은 확실한 솔루션이었습니다. (가단성은 연성이 너무 빨리 냉각되어 탄화물을 생성하는 얇은 주물에 여전히 사용됩니다.)

회주철과 마찬가지로 흑연은 연성 철의 미세 구조의 중요한 부분입니다. 그러나 마그네슘, 세륨 또는 텔루륨과 같은 구상화 요소는 흑연 분자를 플레이크가 아닌 구형으로 만듭니다. 이 구체는 철이 부서질 수 있는 평면을 만드는 것이 아니라 서로를 지나쳐 미끄러집니다. 결절은 연성 철을 더 유연하고 덜 단단하게 만듭니다. 표면경도가 필요한 곳에 열처리를 할 수 있습니다.

 

연성 철(ASTM A536)

그레이 아이언(ASTM 40)

화이트 아이언

가단성 주철(백주철, 열처리)

시전성

표준 주조성:강철 주조보다 훨씬 쉽습니다.

항복 강도

50,000psi

—

—

33,000psi

신율 %

18

0.5

0

12

인장 강도

72,000psi

40-50kpsi

25k psi

52k psi

경도[브리넬]

130-217

260

450

130

내식성

녹이 슬지만 야외 환경에서는 녹청이 생길 수 있습니다.

열팽창 20C

6.46*10 ^-6
in/(in* ºF)

6.46*10 ^-6
in/(in* ºF)

5.0*10 ^-6
in/(in* ºF)

6.6*10 ^-6
in/(in* ºF)

상대 감쇠
(연속 진폭의 로그 비율)

5-20*10 ⁴

20-500*10 ⁴

2-4*10 ⁴

8-15*10 ⁴

비용

$$

$

$

$$$

가공성

중간

좋아요

좋아요

중간

용접성

절차에 따라 낮음

중간

용접 불가

용접이 가능하지만 일부 가단성 철을 회철로 변환

연성 철(ASTM A536)

시전성

표준 주조성:강철 주조보다 훨씬 쉽습니다.

항복 강도

50,000psi

신율 %

18

인장 강도

72,000psi

경도[브리넬]

130-217

내식성

녹이 슬지만 야외 환경에서는 녹청이 생길 수 있습니다.

열팽창 20C

6.46*10 ^-6
in/(in* ºF)

상대 감쇠(연속 진폭의 로그 비율)

5-20*10 ⁴

비용

$$

가공성

중간

용접성

절차에 따라 낮음

그레이 아이언(ASTM 40)

시전성

표준 주조성:강철 주조보다 훨씬 쉽습니다.

항복 강도

—

신율 %

0.5

인장 강도

40-50kpsi

경도[브리넬]

260

내식성

녹이 슬지만 야외 환경에서는 녹청이 생길 수 있습니다.

열팽창 20C

6.46*10 ^-6
in/(in* ºF)

상대 감쇠(연속 진폭의 로그 비율)

20-500*10 ⁴

비용

$

가공성

좋아요

용접성

중간

화이트 아이언

시전성

표준 주조성:강철 주조보다 훨씬 쉽습니다.

항복 강도

—

신율 %

0

인장 강도

25k psi

경도[브리넬]

450

내식성

녹이 슬지만 야외 환경에서는 녹청이 생길 수 있습니다.

열팽창 20C

5.0*10 ^-6
in/(in* ºF)

상대 감쇠(연속 진폭의 로그 비율)

2-4*10 ⁴

비용

$

가공성

좋아요

용접성

용접 불가

가단성 주철(백주철, 열처리)

시전성

표준 주조성:강철 주조보다 훨씬 쉽습니다.

항복 강도

33,000psi

신율 %

12

인장 강도

52k psi

경도[브리넬]

130

내식성

녹이 슬지만 야외 환경에서는 녹청이 생길 수 있습니다.

열팽창 20C

6.6*10 ^-6
in/(in* ºF)

상대 감쇠(연속 진폭의 로그 비율)

8-15*10 ⁴

비용

$$$

가공성

중간

용접성

용접이 가능하지만 일부 가단성 철을 회철로 변환

연성 철과 기존 주철 중 선택

연성 철은 회주철보다 약간 비싸지만 강철보다 저렴하고 주조하기 쉽습니다. 일반적으로 기계적 특성과 가치로 인해 선택됩니다. 주철보다 덜 취성 합금으로 연성 및 내충격성이 유용한 용도에 사용됩니다. 회주철이 여전히 감쇠에 우수하지만 진동 감쇠 및 압축 항복에서 강철보다 우수합니다.

내충격성을 위해 설계된 볼라드는 종종 연성 철을 사용합니다. 파이프, 특히 압력을 받는 파이프에 사용되는 주요 철 합금입니다. 연성 부품은 충격이 발생할 가능성이 있는 자동차 부품, 펌프 및 케이블 케이싱에서 찾을 수 있습니다.

회주철은 전통적인 주철의 취성이 문제가 되지 않는 응용 분야에서 여전히 중요하고 잘 사용되는 합금입니다. 일상적인 착용 과정에서 충격에 노출되지 않는 품목은 종종 회주철로 만들어집니다. 주철 프라이팬은 일반적으로 회색 철입니다. 나무 격자, 트렌치 격자 및 맨홀 덮개와 같은 Hardscape도 종종 회주철입니다. 우수한 진동 감쇠는 회주철을 우수한 기계 기반으로 만듭니다. 또한 충격을 받지는 않지만 높은 진동을 처리해야 하는 브레이크 또는 엔진 부품에 대한 올바른 선택입니다.

모든 프로젝트에서 합금을 선택하기 전에 야금학자나 엔지니어와 상담하는 것이 중요합니다. 그들은 구성 요소의 작업 스트레스를 조사하고 응용 프로그램을 안전하게 관리할 수 있는 재료를 선택하는 데 도움을 줄 것입니다. 연성 철과 주철을 선택하는 것은 때때로 가치가 떨어질 수 있습니다. 다른 경우에는 합금의 특정 품질이 필요합니다.