주철 – 속성, 유형 및 용도

주철이란 무엇입니까?

주철 2~4%의 탄소를 함유한 철 합금입니다. , 다양한 양의 규소와 망간, 그리고 황 및 인과 같은 미량의 불순물도 포함됩니다. 철광석은 용광로에서 환원되어 생산됩니다.

주철의 탄소는 일반적으로 함께 연결된 두 가지 형태로 존재합니다.

(1 ) 복합 시멘타이트 즉, 화학 결합 상태에 있는 철을 백주철이라고 합니다. , 및

(2 ) 유리 탄소 즉, 기계적 혼합 상태입니다. 첫 번째 형태의 탄소를 "결합 탄소라고 합니다. ", 후자는 회주철이라고 합니다. .

이 두 종류의 철 사이의 중간 단계는 흰색 구조에 회색 패치를 보여줍니다. 이 철을 반점 철이라고 합니다. .

반점 주철(MCI)은 높은 저항, 열전도율 및 탄성 계수의 조합으로 인해 특히 라스트 압연기 스탠드에서 압연에 사용되는 재료입니다. MCI에서 백색 주철과 회주철의 미세 구조 영역은 응고의 결과입니다.

따라서 주철의 품질은 포함된 탄소의 절대량뿐만 아니라 해당 탄소가 존재하는 조건에 따라 달라집니다. 일반적으로 사용되는 주철의 종류는 다음과 같습니다.

주철의 종류

일반적으로 사용되는 주철의 다양성은 다음과 같습니다.-

1. 회주철
2. 백주철
3. 가단성 주철
4. 구상 주철
5. 냉각 주철
6. 합금 주철
7. 미하나이트 주철

1. 회주철

이것은 용융 금속을 식히고 천천히 응고하여 얻습니다. 응고 시 철은 흑연 플레이크 형태의 탄소를 더 많이 포함합니다. .

회주철은 많은 양의 탄소와 상대적으로 적은 양의 다른 원소(예:규소 인, 황 및 망간)를 포함합니다.

흐릿한 회색 결정 또는 과립 구조를 나타냅니다. 강한 빛은 반짝이는 효과를 줄 것입니다. 유리 흑연 조각의 반사 때문입니다. 이 유리 흑연의 존재는 주철을 줄이나 가공할 때 손을 검게 만들기 때문에 볼 수도 있습니다.

주철은 취약합니다. 무거운 망치를 사용하면 쉽게 부러질 수 있습니다. 철의 강도는 인장보다 압축에서 훨씬 큽니다. 주철의 극한 인장 강도는 mm2당 12~13kgf(mm²당 120~300뉴턴)이며 철의 구성에 따라 다릅니다. 압축 시 회주철은 mm당 약 60~75kgf를 견딜 수 있습니까? (mm2당 600~750뉴턴), 전단 강도는 mm2당 약 15~22kgf(mm2당 150~225뉴턴)입니다. 경도 범위는 150~240BHN입니다. 사용에 유리한 주요 이점은 (1) 저렴함, (2)

낮은 용융 온도(1,150°C ~ 1,200°C) 및 용융 상태에서의 유동성, (3) 가공이 용이합니다. 주철의 또 다른 좋은 특성은 구조의 유리 흑연이 윤활제 역할을 하는 것 같다는 것입니다. , 그리고 대형 기계 슬라이드를 만들 때 매우 자유로운 작업이 가능합니다. 철의 유동성 분석을 통해 복잡한 모양과 거의 모든 주철 형태의 부품을 주조하는 데 널리 사용할 수 있습니다.

2. 백색 무쇠

백주철 시멘타이트(철 탄화물) 형태의 탄소만 포함합니다. 이것은 비교적 많은 양의 망간, 매우 적은 양의 규소의 존재 및 급속 냉각에 의해 얻어진다. 모래에서 일반적인 냉각 속도는 유리 흑연을 생성하는 반면 급속 냉각은 시멘타이트를 생성하는 데 도움이 됩니다. 또한 망간은 탄화물의 형성을 촉진합니다. 백색 주철의 대략적인 화학 조성은 표 4.2에 나와 있습니다.

백색 주철은 매우 단단하고(경도 범위는 400~600BHN) 취성이며 파단면은 은빛 금속성 외관을 가집니다. 엔지니어링 관점에서 백색 주철은 적용이 제한적입니다. 이는 기계 가공의 어려움과 일반적으로 기계적 가공 능력이 상대적으로 열악하기 때문입니다. 이 유형의 철은 연철을 제조하는 데 널리 사용됩니다. 백색 주철은 또한 가단성 주철을 만들기 위한 중간 재료로 주조됩니다. 백주철은 회주철만큼 녹슬지 않습니다.

3. 가단성 주철

일반 주철은 단단하고 부서지기 쉽습니다. 따라서 얇고 가벼우며 충격과 진동을 받는 제품이나 다양한 기계 부품에 사용되는 작은 주물에는 적합하지 않습니다.

'가단성이라는 용어의 적용 ' 주물에 대한 것은 가단성의 기준과 비교할 때 그다지 가단성이 없기 때문에 오히려 잘못된 이름입니다. 그러나 상당히 부서지기 쉬운 회주철 주물과 비교할 때 가단성 주물은 어느 정도의 인성을 가지고 있으며 아마도 이것이 이름이 붙은 이유일 것입니다.

가단성 주조 먼저 모든 탄소가 결합된 형태의 철, 즉 백색 주철로 만들어집니다. 그런 다음 두 가지 방법이 주물을 가단화하는 데 사용됩니다. (1) 하얀 심장 , 및 (2) 검은 심장 . 명칭은 각 공법으로 제작된 주물에 의해 부여되는 균열의 색상을 나타냅니다. 두 품종에 대한 대략적인 화학 조성은 표 4.3에 나와 있습니다.

4. 연성 철

구상 흑연 철 , 결절 주철이라고도 함 , 흑연이 플레이크 형태가 아닌 회전 타원체 형태로 석출되기 때문에 고급입니다. 이것은 다양한 방법, 예를 들어 마그네슘, 세륨, 칼슘, 비스무트, 아연, 카드뮴, 티타늄 또는 붕소 중 하나를 추가하여 달성할 수 있습니다.

Ferro-silicon은 접종제로도 사용됩니다. 회전 타원체 주철은 가단성 주철로 생산되는 것보다 두꺼운 조각으로 생산할 수 있습니다. 회전 타원체 주철의 뛰어난 특성은 복잡한 모양의 주물을 허용하는 높은 유동성과 강도와 연성의 우수한 조합입니다. 이 철의 인장 강도는 mm2당 약 33kgf(330뉴턴 펫 mm)입니다. 이 재료는 연성 철이라고도 합니다. .

회전 타원체 주철은 밀도와 압력 기밀성이 매우 바람직한 품질인 주물 부품에 널리 사용됩니다. 여기에는 유압 실린더, 밸브, 파이프 및 파이프 피팅, 압축기 및 디젤 엔진용 실린더 헤드가 포함됩니다. 압연기용 롤 및 여러 유형의 원심 주조 부품도 구상 주철로 만들어집니다.

5. 냉각 주철

급속 냉각을 '냉각이라고 합니다. " 그리고 이렇게 생산된 철은 "냉각된 철 ". 모든 주물은 주형의 차가운 모래와 접촉하여 외부 표면에서 냉각됩니다. 주철은 모래보다 열전도율이 높기 때문에 냉각된 주물 부분은 급속한 응고 및 냉각을 거쳐 무리 표면을 생성합니다. 그러나 이 경도는 약 1~2mm 깊이만 침투합니다.

때로는 주물이 의도적으로 냉각되고 때로는 실수로 작은 깊이로 냉각됩니다. 단단한 표면이 필요한 금형 부분에는 모래 대신 주철을 사용하여 의도적으로 냉각을 수행합니다. 녹은 금속에 닿으면 표면이 갑자기 냉각되어 백주철로 변합니다. 내열강으로 만든 냉각 주조 영구 주형 또는 플레이크 흑연이 있는 주철이 사용됩니다.

오한 어떤 부품은 백주철의 경도가 요구되고 다른 부품은 회주철의 비교적 부드럽고 단단한 코어가 요구되는 주물에 사용됩니다.

6. 합금 주철

합금 주철 최근 몇 년 동안 일반 주철의 고유한 결함을 극복하고 특수 목적에 보다 적합한 품질을 제공하기 위해 개발되었습니다. 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 실리콘, 구리 및 기타 합금 원소의 첨가는 이 주철에 특별한 특성을 부여합니다.

1~2%의 니켈을 사용하는 것이 적합합니다. 양질의 철은 이 주철의 특성을 개선하는 간단하고 효과적인 수단을 제공합니다.

1~2%의 니켈을 사용하는 것이 적합합니다. 양질의 철은 주철의 특성과 서비스를 개선하는 간단하고 효과적인 수단을 제공합니다. 주철 구조의 가공성과 균일성을 보장합니다. 25% 정도의 니켈을 사용하여 마모된 부품의 수명을 연장할 수도 있습니다.

7. Meehanite 주철

모든 크기의 실린더 또는 실린더 라이너는 가장 작은 것부터 가장 큰 것까지 뛰어난 예를 제공합니다. 니켈 주철은 부식성 부식에도 사용됩니다. 이러한 이유로 가성 포트, 파이프 및 기타 가성 액체와 접촉하는 주물을 만드는 데 널리 사용됩니다.

니켈을 1%만 추가하면 이 목적을 위한 모든 면에서 이점이 있습니다. 주철에서 니켈을 사용하는 가장 두드러진 요인은 크고 다양한 단면을 가진 주물에서 밀도와 압력 기밀성을 확보하는 것입니다. 이로 인해 증기 및 유압 기계, 압축기 및 내연 기관의 많은 부품에 니켈 주조가 적용되었습니다.

마모 품질의 개선이 중요한 경우 니켈과 함께 크롬을 첨가하는 것이 유용한 경우가 많습니다. 이러한 방식으로 합금된 주철은 마찰 마모 및 부식 마모를 고려해야 하는 모든 유형의 펌프에 광범위하게 적용됩니다. 10~30%의 크롬과 1~3%의 총 탄소를 함유한 합금 주철은 고온에서의 강도와 결합된 높은 수준의 내열성을 나타냅니다.

10% 니켈과 6% 망간으로 합금된 주철은 비자성체가 됩니다. 특수 비자성 특허 주철은 "Nomag ".

미하나이트 주철

금속을 칼슘 실리사이드로 처리한 주철은 미하나이트라는 상품명으로 알려져 있습니다. 칼슘 실리사이드는 흑연화제로 작용하여 우수한 기계적 특성을 지닌 주철을 제공하는 미세한 흑연 구조를 생성합니다. 그러나 메카나이트 철의 높은 품질은 칼슘 실리사이드의 사용뿐만 아니라 코풀라 또는 전기로에서 철의 용융 및 주물 성형과 관련된 모든 요소를 ​​주의 깊게 제어하기 때문입니다. 응고 후 철에 잔류하는 칼슘 실리사이드는 거의 없습니다.

사용된 금속은 실리콘 함량이 낮고 탄소 함량이 약 2.5~3%로 제한되어 있습니다. 이것은 일반적으로 주조하면 흰색이지만 meehanite 시스템 제어에 의한 흑연화는 엔지니어링 산업의 광범위한 요구 사항을 충족하는 다양한 재료를 제공합니다.

현재 5가지의 광범위한 분류로 26가지 이상의 유형의 미하나이트 금속이 있습니다. (a) 일반 공학 , (b) 내열성 , (c) 내마모성 , (d) 내식성 , (e) 결절 'S' 유형.

모든 미하나이트 철은 고강도 인성, 연성 및 쉬운 기계 가공성을 가지고 있습니다. 따라서 그들은 일반 주철과 강철 사이의 격차를 해소한다고 주장합니다. 주물의 무게는 500~6,000kg입니다. 금속은 입자가 조밀하고 200~210의 브리넬 수를 나타냅니다.

Meehanite 철은 일반 회주철과 달리 열처리에 반응하여 전체 또는 표면이 경화됩니다. 또한 공작 기계 주조에 사용하기에 적합한 처리로 강화될 수 있습니다.

주철 생산

주철은 고로에서 철광석을 녹일 때 나오는 부산물인 선철로 만들어집니다. 주철은 용융된 선철에서 직접 만들거나 종종 상당한 양의 철, 강철, 석회석, 탄소(코크스) 및 바람직하지 않은 오염 물질을 제거하기 위한 다양한 단계를 사용하여 선철을 재용융하여 만들 수 있습니다. 인과 유황은 쇳물에서 태울 수 있지만 이것은 또한 교체되어야 하는 탄소를 태워버립니다. 탄소 및 규소 함량은 용도에 따라 각각 2-3.5% 및 1-3% 범위에서 원하는 수준으로 조정됩니다. 원하는 경우 최종 형태를 주조하기 전에 다른 요소를 용융물에 추가할 수 있습니다.

주철은 때때로 큐폴라로 알려진 특수한 유형의 용광로에서 용해되지만 현대 응용 분야에서는 전기 유도로 또는 전기 아크로에서 더 일반적으로 용해됩니다. 용융 공정이 완료되면 용융된 주철을 고정로 또는 국자에 붓습니다.