회주철에서 일반적으로 사용되는 원소의 역할
1. 탄소와 규소: 탄소와 규소는 흑연화를 강력하게 촉진하는 원소입니다. 탄소당량은 회주철의 금속 조직 및 기계적 특성에 미치는 영향을 설명하는 데 사용될 수 있습니다. 탄소 당량이 증가하면 흑연 플레이크가 더 거칠어지고 개수가 증가하며 강도와 경도가 감소합니다. 반대로, 탄소당량을 감소시키면 흑연의 수를 감소시키고 흑연을 미세화하며 1차 오스테나이트 수상돌기의 수를 증가시켜 회주철의 기계적 성질을 향상시킬 수 있다. 그러나 탄소당량을 줄이면 주조 성능이 저하됩니다.
2.망간: 망간 자체는 탄화물을 안정화시키고 흑연화를 방해하는 원소입니다. 회주철의 펄라이트를 안정화 및 정련하는 효과가 있습니다. Mn=0.5%~1.0% 범위에서는 망간의 함량을 증가시키면 강도 및 경도 향상에 도움이 된다.
3.인: 주철의 인 함량이 0.02%를 초과하면 입계 인 공정이 발생할 수 있습니다. 오스테나이트에서 인의 용해도는 매우 작습니다. 주철이 응고되면 기본적으로 인이 액체에 남아있게 됩니다. 공융 응고가 거의 완료되면 공융 그룹 사이에 남아 있는 액상 조성은 3원 공융 조성(Fe-2%, C-7%, P)에 가깝습니다. 이 액상은 약 955℃에서 고체화됩니다. 주철이 응고되면 몰리브덴, 크롬, 텅스텐 및 바나듐이 모두 인이 풍부한 액상으로 분리되어 인 공정의 양이 증가합니다. 주철의 인 함량이 높으면 인 공융 자체의 유해한 영향 외에도 금속 매트릭스에 포함된 합금 원소가 감소하여 합금 원소의 효과가 약화됩니다. 인 공융액은 응고 성장하는 공융기 주위에 흐물흐물해지며, 응고 수축 시 보충이 어렵고, 주물이 수축하는 경향이 더 큽니다.
4.황: 용철의 유동성을 감소시키고 주조품이 뜨거워지는 경향을 증가시킵니다. 주물에 유해한 요소입니다. 따라서 많은 사람들은 유황 함량이 낮을수록 좋다고 생각합니다. 실제로 황 함량이 0.05% 이하이면 이런 종류의 주철은 우리가 사용하는 일반 접종제에는 효과가 없습니다. 그 이유는 접종이 매우 빨리 부패되어 주물에 흰 반점이 나타나는 경우가 많기 때문입니다.
5. 구리: 구리는 회주철 생산에 가장 일반적으로 첨가되는 합금 원소입니다. 그 주된 이유는 구리가 녹는점(1083℃)이 낮고, 녹기 쉬우며, 합금효과가 좋기 때문이다. 구리의 흑연화 능력은 실리콘의 약 1/5이므로 주철의 백색 주조 경향을 줄일 수 있습니다. 동시에, 구리는 오스테나이트 변태의 임계 온도를 낮출 수도 있습니다. 따라서 구리는 펄라이트의 생성을 촉진하여 펄라이트의 함량을 증가시킬 수 있으며, 펄라이트를 미세화하고 그 안에 펄라이트와 페라이트를 강화시켜 주철의 경도와 강도를 높일 수 있다. 그러나 구리의 양이 많을수록 좋습니다. 구리 첨가량은 0.2%~0.4%가 적당하다. 다량의 구리를 첨가할 때 주석과 크롬을 동시에 첨가하면 절단 성능에 해로울 수 있습니다. 이는 매트릭스 구조에서 다량의 소르바이트 구조가 생성되게 합니다.
6.크롬: 크롬의 합금 효과는 매우 강합니다. 주로 크롬을 첨가하면 용선이 백색 주조되는 경향이 증가하고 주조가 수축하기 쉽기 때문에 폐기물이 발생하기 때문입니다. 따라서 크롬의 양을 조절해야 합니다. 한편으로는 주물의 강도와 경도를 향상시키기 위해 용선에 일정량의 크롬이 포함되어 있기를 바랍니다. 반면, 크롬은 주조품의 수축과 스크랩률의 증가를 방지하기 위해 하한선으로 엄격하게 제어됩니다. 전통적인 경험에 따르면 원래 용선의 크롬 함량이 0.35%를 초과하면 주물에 치명적인 영향을 미칩니다.
7. 몰리브덴: 몰리브덴은 전형적인 화합물 형성 원소이자 강력한 펄라이트 안정화 원소입니다. 흑연을 정제할 수 있습니다. ΩMo<0.8%일 때, 몰리브덴은 펄라이트를 미세화하고 펄라이트 중의 페라이트를 강화시켜 주철의 강도와 경도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
회주철의 몇 가지 문제에 주목해야 합니다.
1. 과열을 늘리거나 유지 시간을 연장하면 용융물의 기존 이종 코어가 사라지거나 효율성이 감소하여 오스테나이트 입자 수가 감소할 수 있습니다.
2.티타늄은 회주철의 1차 오스테나이트를 정련하는 효과가 있습니다. 티타늄 탄화물, 질화물, 탄질화물은 오스테나이트 핵생성의 기초 역할을 할 수 있기 때문입니다. 티타늄은 오스테나이트의 핵심을 증가시키고 오스테나이트 입자를 미세화할 수 있습니다. 반면, 용철에 Ti가 과잉 존재하면 철 중의 S가 Mn 대신 Ti와 반응하여 TiS 입자를 형성합니다. TiS의 흑연 코어는 MnS만큼 효과적이지 않습니다. 따라서 공융 흑연 코어의 형성이 지연되어 1차 오스테나이트의 석출 시간이 길어진다. 바나듐, 크롬, 알루미늄, 지르코늄은 탄화물, 질화물, 탄질화물을 쉽게 형성하고 오스테나이트 코어가 될 수 있다는 점에서 티타늄과 유사합니다.
3. 공융 클러스터의 수에 대한 다양한 접종제의 영향에는 큰 차이가 있으며 CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi의 순서로 배열됩니다. Sr 또는 Ti를 함유한 FeSi는 공융 클러스터의 수에 더 약한 영향을 미칩니다. 희토류를 함유한 접종제가 가장 효과가 좋으며, Al과 N을 함께 첨가하면 그 효과가 더욱 커집니다. Al과 Bi를 함유한 페로실리콘은 공융 클러스터의 수를 크게 증가시킬 수 있습니다.
4. 흑연핵을 중심으로 형성된 흑연-오스테나이트 2상 공생성장의 결정립을 공융 클러스터라 한다. 용융 철에 존재하고 공융 흑연의 핵심이 될 수 있는 초미세 흑연 집합체, 잔여 미용해 흑연 입자, 1차 흑연 플레이크 가지, 고융점 화합물 및 가스 함유물도 공융 클러스터의 핵심입니다. 공융핵은 공융 클러스터 성장의 시작점이기 때문에 공융 클러스터의 수는 공정 철액에서 흑연으로 성장할 수 있는 코어의 수를 반영한다. 공융 클러스터의 수에 영향을 미치는 요인으로는 화학 조성, 용철의 코어 상태 및 냉각 속도가 있습니다.
화학 조성에 포함된 탄소와 규소의 양은 중요한 영향을 미칩니다. 탄소 당량이 공융 조성에 가까울수록 공융 클러스터가 더 많이 존재합니다. S는 회주철의 공융 클러스터에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소입니다. 낮은 황 함량은 용선의 황화물이 흑연 코어의 중요한 물질이기 때문에 공융 클러스터를 증가시키는 데 도움이 되지 않습니다. 또한 황은 이종 코어와 용융물 사이의 계면 에너지를 감소시켜 더 많은 코어가 활성화될 수 있다. W(S)가 0.03% 미만이면 공융 클러스터의 수가 현저히 감소하여 접종 효과가 감소한다.
Mn의 질량분율이 2% 이내이면 Mn의 양이 증가하고 그에 따라 공융 클러스터의 수도 증가한다. Nb는 용철에서 탄소 및 질소 화합물을 생성하기 쉽고, 이는 흑연 코어 역할을 하여 공융 클러스터를 증가시킵니다. Ti와 V는 바나듐이 탄소 농도를 감소시키기 때문에 공융 클러스터의 수를 줄입니다. 티타늄은 MnS 및 MgS에서 S를 쉽게 포착하여 황화 티타늄을 형성하며 핵 생성 능력은 MnS 및 MgS만큼 효과적이지 않습니다. 용선의 N은 공융 클러스터의 수를 증가시킵니다. N 함량이 350 x10-6보다 작으면 명확하지 않습니다. 특정 값을 초과하면 과냉각이 증가하여 공융 클러스터의 수가 증가합니다. 용선 중의 산소는 코어로서 다양한 산화물 개재물을 쉽게 형성하므로 산소가 증가할수록 공융 클러스터의 수가 증가한다. 화학적 조성 외에도 공융 용융물의 핵심 상태도 중요한 영향을 미치는 요소입니다. 고온을 유지하고 장시간 과열하면 원래의 코어가 사라지거나 감소하고 공융 클러스터의 수가 감소하며 직경이 증가합니다. 접종 처리는 코어 상태를 크게 개선하고 공융 클러스터의 수를 늘릴 수 있습니다. 냉각 속도는 공융 클러스터의 수에 매우 분명한 영향을 미칩니다. 냉각 속도가 빠를수록 공융 클러스터가 더 많아집니다.
5. 공융 클러스터의 수는 공융 입자의 두께를 직접적으로 반영합니다. 일반적으로 미세한 입자는 금속의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 동일한 화학적 조성과 흑연 종류를 전제로 공융 클러스터의 수가 증가할수록 인장강도가 증가하는데, 이는 공융 클러스터의 수가 증가함에 따라 흑연 시트가 미세해져서 강도가 증가하기 때문이다. 그러나 실리콘 함량이 증가함에 따라 공융 그룹의 수가 크게 증가하지만 대신 강도가 감소합니다. 주철의 강도는 과열온도(1500℃까지)가 증가함에 따라 증가하지만, 이 때 공융기의 수가 크게 감소합니다. 장기간 접종 처리에 따른 공융기 수 변화 법칙과 강도 증가의 관계가 항상 같은 경향을 갖는 것은 아닙니다. Si와 Ba를 함유한 FeSi를 접종 처리하여 얻은 강도는 CaSi보다 높지만 주철의 공융기 수는 CaSi에 비해 훨씬 적습니다. 공정 그룹의 수가 증가함에 따라 주철의 수축 경향이 증가합니다. 작은 부품의 수축 형성을 방지하기 위해 공융 그룹의 수를 300~400/cm2 이하로 제어해야 합니다.
6. 흑연화 접종제의 과냉각을 촉진하는 합금 원소(Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb)를 첨가하면 주철의 과냉각도를 향상시키고 결정립을 미세화하며 오스테나이트 양을 증가시키고 형성을 촉진할 수 있습니다. 펄라이트. 첨가된 표면 활성 원소(Te, Bi, 5b)는 흑연 핵 표면에 흡착되어 흑연 성장을 제한하고 흑연 크기를 줄여 종합적인 기계적 특성을 향상하고 균일성을 향상하며 조직 규제를 증가시키는 목적을 달성할 수 있습니다. 이 원리는 고탄소 주철(예: 브레이크 부품) 생산 실무에 적용되었습니다.
게시 시간: 2024년 6월 5일
