주철

전산응용기계제도기능사 이론-핵심정리

1.주철-2.11~6.67%C 함유한 합금

2.주철의 장단점

장 점	단 점
①용융점이 낮다 ②주조성이 좋다 ③내마멸성이 우수하다 ④압축강도가 크다	①강에 비해 인성이 낮다 ②메짐성이 크다 ③단련이 잘 되지 않는다

3.주철의 조직

백주철	화합탄소 상태인 시멘타이트로 존재할 경우 주철의 파면이 흰색	두께가 얇고, Si량이 적고, 냉각속도가 빠를 때
회주철	탄소가 전부 흑연으로 분해되어 존재할 경우 주철의 파면이 회색	두께가 두껍고, Si량이 많고, 냉각속도가 느릴 때
반주철	시멘타이트와 흑연의 혼합상태로 존재

4.일반 주철의 종류

보통 주철	회주철1~3종	인장강도 10~20kgf/㎟	페라이트조직	주조하기 쉽고, 가격이 저렴
고급 주철	회주철4~6종	인장강도 25kgf/㎟이상	펄라이트조직	내식성,내마모성,기계적성질 우수

1)고급 주철의 대표종류

미하나이트 주철	Fe-Si,Ca-Si을 접종시켜 흑연의 핵 생성 촉진, 미세화	담금질 가능, 연성과 인성이 크다	내연기관 실린더, 피스톤 링, 고강도용,내마모용
침상주철	Mo,Ni,Cu,Cr첨가하여 보통주철조직+베이나이트 조직	강인성 풍부, 내마모성 우수	크랭크축,캠축,실린더 압연용 롤

5.합금 주철

개 요	특 성	종  류
보통 주철+특수 원소 첨가	기계적성질,내식성,내열성,내마모성,내충격성 우수	Al주철, Cr주철, Mo주철, Ni주철, 고Si주철 등

1)특수 합금 원소의 영향

Ni	흑연화 촉진, Chill 발생을 방지, 내열.내산화및 내알칼리성
Cr	흑연화 방지, 탄화물 안정, 조직미세화,내열성,내식성 증가
Mo	흑연화 다소 방지 강도,경도,내마모성 증가
Cu	경도 증가, 내마모성및 내식성 증가,내부식성 향상
V	강력 흑연화 방지제
Ti	강력 탈산제, 소량 흑연화 촉진, 다량 흑연화

2)고급 주철의 대표종류

고력 합금 주철	Ni-Cr계 합금 주철
내마모성 주철	Ni-Cr 주철, 침상(Acicular cast iron)주철
내열 주철	니크로실랄(Ni-Cr-Si주철), 니레지스트(Ni-Cr-Cu주철)

6.특수 주철

1)가단 주철(Maleable cast Iron)

주철의 결정인 여린성질을 개선하여 인성과 연성을 증가시킨 주철

백심가단주철(BMC)	백선 주물을 산화철 또는 철광석 등의 가루로 된 산화제로 싸서 900~1000℃의 고온에서 장시간 가열하면 탈탄하여 가단성 부여
흑심가단주철(WMC)	백선 주물을 풀림 상자 속에 넣어 풀림로에서 가열, 2단계 흑연화 처리
펄라이트가단주철(PMC)	제1단계 흑연화가 종료된 직후 강제 공냉 또는 유냉하여 650~700℃로 짧은 시간 뜨임

2)구상 흑연 주철(nodular cast iron)

용융상태의 주철 중에 마그네슘, 칼슘, 세륨 등을 첨가 처리하여 흑연을 구상화. 호칭: 노듈러주철, 덕타일 주철

3)칠드 주철(chilled cast iron) 

경도가 필요한 주요부분에 칠 메탈을 사용하여 주물 표면을 급랭시켜 접촉된 부분에만 조직이 백주철로 되어 단단한 층이 형성되고 내부는 강인한 성질을 부여한 주철

★주철의 성장

원  인	방지책
①시멘타이트의 흑연화에 의한 팽창 ②A1변태에 따른 체적의 변화 ③불균일한 가열에 의한 팽창 ④Si의 산화에 의한 팽창 ⑤흡수된 가스에 의한 팽창	①흑연을 미세화하여 조직을 치밀화 ②Fe3C의 흑연화를 방지 ③C,Si의 량을 감소 ④Ni을 첨가하여 흑연화를 방지 ⑤편상흑연을 구상흑연화 시킨다.

※흑연화:주철의 조직에서 존재하는 시멘타이트(Fe3C)는 고온에서 불안정한 상태로 존재하기 때문에 가열하면 Fe와 흑연(C)으로 분해하게 된다. 이를 시멘타이트의 흑연화라 한다.