주철의 종류: 분류, 등급 및 용도

주철은 탄소 함량이 2.5%에서 4%에 이르는 철-탄소 합금으로, 일반적으로 2.11%를 초과합니다. 철, 탄소, 규소 등 여러 성분으로 구성되어 있으며 탄소강보다 더 많은 망간, 황, 인 등의 불순물이 함유되어 있을 수 있습니다.

주철의 종류는 주로 탄소 형태와 존재하는 흑연의 형태에 따라 분류됩니다. 다음은 주철의 주요 유형입니다:

흰색 주철: 탄소는 시멘타이트(Fe3C) 형태로 존재하며 파단 표면은 은백색입니다. 부서지기 쉬우므로 단독으로 사용되는 경우는 거의 없습니다. 백주철은 가단 주철 제조를 위한 중간 제품으로, 일반적으로 백주철 표면층이 있는 냉간 주철이 롤에 사용됩니다.

회색 주철: 탄소의 전부 또는 대부분은 벗겨지는 흑연의 형태로 존재합니다. 이러한 유형의 철은 일반 회주철(벗겨지는 흑연)과 벌레 모양의 주철(벌레 모양의 흑연) 등 흑연의 모양에 따라 용도가 다릅니다.

가단성 주철: 흑연은 특정 조성의 백색 주철을 고온에서 장시간 어닐링하여 얻은 응집성 형태로 존재합니다. 기계적 특성, 특히 인성 및 가소성이 회주철보다 높습니다.

연성 주철: 흑연은 용철을 붓기 전에 구상화 처리하여 얻은 구형 형태로 존재합니다. 이 유형의 철은 회주철 및 연성 주철보다 기계적 특성이 높을 뿐만 아니라 제조 공정이 연성 주철보다 간단합니다. 또한 열처리를 통해 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

버미큘러 주철: 흑연은 벌레와 같은 형태로 존재하며 기계적 및 가공 특성이 우수합니다.

합금 주철: 주철의 기계적 또는 물리적, 화학적 특성을 개선하기 위해 일정량의 합금 원소를 첨가하여 합금 주철을 얻을 수 있습니다. 이러한 유형의 철에는 다양한 내식성, 내열성 및 내마모성 특수 합금 주철이 포함됩니다.

주철의 종류

다양한 탄소 형태에 따라

주철의 다양한 탄소 형태에 따라 주철은 다음과 같이 나눌 수 있습니다:

1. 흰색 주철

주철에서 탄소는 주로 시멘타이트 형태로 존재하며 페라이트에는 소량만 용해되어 있습니다.

골절이 은백색으로 보이기 때문에 백색 주철로 알려져 있습니다.

현재 백주철은 주로 제철의 원료 및 가단 주철 생산의 기초로 활용되고 있습니다.

2. 회색 주철

주철에서 탄소는 대부분 또는 전부가 플레이크와 같은 흑연으로 존재하며, 그 파편은 짙은 회색을 띠게 됩니다. 그 결과 회색 주철.

3. M오틀 주철

주철에서 탄소의 일부는 다음과 같이 흑연으로 존재합니다. 회색 주철로 존재하며, 다른 부분은 백주철과 유사한 유리 시멘타이트 형태로 존재합니다.

이로 인해 골절 표면이 검은색과 흰색 반점이 모두 나타나 "얼룩덜룩한 주철"이라는 이름이 붙었습니다.

안타깝게도 이러한 유형의 주철은 단단하고 부서지기 쉬워 산업용 애플리케이션에는 거의 사용되지 않습니다.

다양한 흑연 형태에 따라

주철의 다양한 흑연 형태에 따라 주철은 다음과 같이 나눌 수 있습니다:

1. 회색 주철

회색 주철에서 탄소는 플레이크와 같은 흑연 형태로 존재합니다.

2. 가단 주철

가단성 주철은 다음을 통해 얻을 수 있습니다. 어닐링 특정 성분의 백색 주철을 고온에서 장시간 가열합니다. 그 결과 가단 주철의 탄소는 응집성 형태로 존재합니다.

이 유형의 주철은 회주철에 비해 특히 인성 및 가소성 측면에서 향상된 기계적 특성을 자랑하므로 "연성 주철"이라는 이름이 붙었습니다.

3. 연성 철

주철에서 탄소는 구형 흑연의 형태로 존재합니다.

이는 구상화 처리를 통해 이루어집니다. 캐스팅 프로세스.

이 유형의 주철은 회주철과 연성 주철에 비해 우수한 기계적 특성을 자랑합니다. 또한 연성 주철보다 생산 공정이 간단하고 열처리를 통해 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 그 결과 생산에 사용되는 주철의 사용 범위가 점점 더 넓어지고 있습니다.

주철의 분류 및 명칭

주철은 2.1% 이상의 탄소를 함유한 철-탄소 합금입니다.

주철(제강용 선철의 성분)을 용광로에서 다시 녹이고 합금철, 고철, 재활용 철을 첨가하여 성분을 조정하여 생산합니다.

주철과 선철의 주요 차이점은 주철은 2차 가공 단계를 거치며 대부분 주철은 철 주물.

철 주물 주조 특성이 우수하고 복잡한 모양으로 성형할 수 있습니다. 또한 가공성이 우수하고 내마모성과 충격 흡수성이 뛰어나며 비용이 저렴한 것으로 알려져 있습니다.

주철 지정: (GB5612-85에 따름)

주철 코드는 특정 특성을 나타내는 중국어 알파벳의 첫 글자로 구성됩니다.

두 개의 주철 이름이 코드 문자가 같은 경우 대문자 뒤에 소문자를 추가하여 구분할 수 있습니다.

추가 분류가 필요한 동일한 이름의 주철의 경우, 하위 클래스 특성을 나타내는 중국어 병음의 첫 글자를 끝에 추가합니다.

주철의 이름, 코드 및 브랜드에 대한 설명입니다:

참고: 등급 코드 뒤의 일련의 숫자는 인장 강도 값을 나타냅니다.

두 세트의 숫자가 있는 경우 첫 번째 세트는 인장 강도 값을 나타내고 두 번째 세트는 연신율 값을 나타냅니다.

이 두 숫자 세트는 '1'로 구분됩니다.

합금 요소 는 국제 요소 기호를 사용하여 표시됩니다. 콘텐츠가 1%보다 크거나 같으면 정수로 표시됩니다. 콘텐츠가 1%보다 작으면 일반적으로 표시되지 않습니다.

C, Si, Mn, S, P와 같은 일반적인 원소는 일반적으로 표시되지 않습니다. 이러한 요소의 기호와 내용은 특정 용도로 사용되는 경우에만 표시됩니다.

다양한 주철 사용

흰색 주철

백색 주철에서는 모든 탄소가 투과 탄소(Fe3C) 형태로 존재하여 밝은 흰색의 파단 표면이 나타납니다.

이 때문에 백색 주철이라고도 합니다.

그러나 단단하고 부서지기 쉬운 Fe3C의 농도가 높기 때문에 백색 주철은 경도가 높지만 부서지기 쉽고 가공이 어렵습니다.

따라서 와이어 드로잉 다이와 볼 밀용 철구 등 충격 없이 내마모성이 필요한 일부 애플리케이션을 제외하고는 산업 분야에서 직접적으로 사용되지는 않습니다.

대신 주로 제강 및 가단 주철 생산의 원료로 활용됩니다.

회색 주철

주철에서는 탄소의 대부분 또는 전부가 자유 상태의 시트형 흑연으로 존재하여 회색의 파단 표면이 생깁니다.

회주철은 주조 특성이 우수하고 가공이 용이하며 내마모성이 우수하고 용융 및 배치 공정이 간단하며 비용이 저렴하여 복잡한 구조와 내마모성 부품을 가진 주물 생산에 널리 사용됩니다.

회주철은 매트릭스 구조에 따라 페라이트 기반 회주철, 펄라이트-페라이트 기반 회주철, 펄라이트 기반 회주철로 나눌 수 있습니다.

회주철은 플레이크와 같은 흑연의 존재로 인해 밀도, 강도, 경도가 낮고 가소성 및 인성이 제로입니다.

이 흑연의 존재는 강철 기판에 작은 노치가 많이 존재하여 베어링 면적이 줄어들고 균열 수가 증가하여 회주철의 강도가 낮고 인성이 좋지 않아 압력 가공에 적합하지 않은 것과 유사합니다.

펄라이트 매트릭스의 특성을 개선하기 위해 주조 전에 페로실리콘 및 규산칼슘과 같은 특정 접종제를 용철에 첨가하여 펄라이트 매트릭스를 정제합니다.

M알러블 철

가단철은 탄소와 규소 함량이 낮은 철-탄소 합금으로 주조한 흰색 주철 베이스로 만들어집니다. 장기간 고온에 노출된 후 어닐링시멘타이트는 응집성 흑연 클러스터로 분해되어 일종의 흑연화된 백색 주철을 생성합니다.

가단 주철은 열처리 후 미세 구조에 따라 흑심 가단 주철과 진주성 가단 주철의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 흑심 연성 주철의 구조는 주로 페라이트(F) 베이스에 응집성 흑연이 있는 반면, 펄라이트 연성 주철의 구조는 주로 펄라이트(P) 매트릭스에 응집성 흑연이 있는 것입니다.

세 번째 유형은 화이트 코어 가단 주철로, 단면 크기에 따라 구조가 달라집니다. 작은 섹션의 경우 매트릭스는 페라이트이고, 큰 섹션의 경우 표면적이 페라이트이며 중앙은 펄라이트와 어닐링된 탄소입니다.

접종 주철은 접종 처리 후 흑연이 미세하고 고르게 분포될 때 생산됩니다.

연성 철

용철(결절 선철)을 붓기 전에 일반적으로 페로실리콘 또는 마그네슘으로 만든 구상화제를 첨가하여 주철의 흑연을 구상화합니다. 구상화제를 첨가하면 인장 강도가 크게 향상됩니다, 항복 강도, 가소성 및 구상 주철의 충격 인성을 향상시킵니다. 이는 주철 매트릭스의 탄소(흑연)가 구형 형태로 존재하여 매트릭스에 대한 분할 효과가 향상되기 때문입니다.

구상 주철은 내마모성, 충격 흡수, 우수한 공정 성능, 저렴한 비용 등 여러 가지 장점이 있습니다. 이러한 장점으로 인해 연성 주철은 물론 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 롤, 자동차 리어 액슬과 같은 일부 주강 및 단조강 부품을 대체하는 데 널리 사용되고 있습니다.

합금 원소는 주철의 성능을 어떻게 향상시키나요?

합금 주철의 일반적인 합금 원소로는 실리콘, 망간, 인, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 구리, 알루미늄, 붕소, 바나듐, 티타늄, 안티몬, 주석 등이 있습니다. 이러한 원소는 다양한 메커니즘을 통해 주철의 성능을 향상시킵니다:

• 실리콘(Si): 유익한 요소로서 흑연화를 촉진하여 주물의 기계적 특성과 내마모성을 향상시킵니다.
• 망간(Mn): 입자 구조를 개선하여 기계적 특성을 향상시킵니다.
• 인(P) 및 황(S): 일반적으로 불순물로 간주되지만 특정 상황에서는 가공성을 향상시킬 수 있습니다.
• 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 안티몬(Sb), 주석(Sn)과 같은 기타 합금 원소입니다: 이러한 원소를 추가하면 주철의 강도, 경도, 내마모성, 내산화성 및 내식성이 크게 향상됩니다.

또한 합금 원소를 포함하면 주철의 내부 구조를 변경하여 새로운 상 변화를 일으켜 열가소성, 냉간 변형성, 기계 가공성, 경화성 및 용접성과 같은 공정 성능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 실리콘과 탄소는 흑연화를 촉진하여 주물의 콤팩트함과 인성을 향상시키고, 화이트 마우스 경향을 줄이고, 오스테나이트를 안정화하며, 흑연과 펄라이트를 정제합니다.

합금 원소는 주철의 기계적 특성, 내마모성, 내산화성 및 내식성을 개선하여 합금 주철의 전반적인 성능을 향상시킵니다.

주철에서 백색 주철의 세부 적용 분야와 성능 특성은 무엇입니까?

은백색의 파단 표면으로 인해 이름이 붙여진 백주철은 결정화 과정에서 흑연이 침전되지 않는 주철의 일종입니다. 이 유형의 주철은 구조에 유리 시멘타이트가 많아 경도가 높지만(일반적으로 HB500 이상), 매우 부서지기 쉽습니다. 경도와 내마모성이 높고 비용이 저렴하기 때문에 백색 주철은 많은 구조 부품에 너무 부서지기 쉬운 것으로 여겨지지만 내마모성 응용 분야에 적합한 선택입니다.

백주철의 주요 응용 분야로는 농기구, 연삭 공, 석탄 공장 부품, 쇼트 블라스팅 기계 블레이드, 슬러리 펌프 부품, 주조 모래 파이프, 냉간 경질 압연 롤의 외층과 같은 내마모성 부품이 있습니다. 또한 제강용 원료 및 가단 주철 생산용 블랭크로도 사용됩니다. 특히 망간 텅스텐 백주철과 텅스텐 크롬 백주철은 각각 큰 충격 하중, 저응력 연마 마모 및 고응력 연삭 마모가 필요한 기계 가공 및 조건이 필요한 부품에 사용됩니다.

성능 특성 측면에서 백주철은 단단하고 부서지기 쉬우며 가공이 쉽지 않아 주조 부품에 직접 사용되는 경우는 드뭅니다. 탄소가 전적으로 시멘타이트(Fe3C) 형태로 존재하기 때문에 회주철이나 연성 주철보다 기계적 특성이 높고 생산 공정이 비교적 간단합니다. 그러나 백주철은 취성으로 인해 냉간 또는 열간 가공에 견딜 수 없으며 주조 상태에서만 직접 사용할 수 있습니다.

경도와 내마모성이 높은 백색 주철은 특정 적용 시나리오에서 중요한 역할을 하지만 취성으로 인해 더 넓은 범위에서 적용하는 데 한계가 있습니다.

회철과 연철의 기계적 특성의 구체적인 차이점은 무엇인가요?

회철과 연철의 기계적 특성의 구체적인 차이점은 주로 다음과 같은 측면에 반영됩니다:

흑연 형태: 회철의 흑연은 플레이크 모양이고 연철의 흑연은 벌레 모양입니다. 이러한 흑연 형태의 차이는 기계적 특성의 차이로 이어집니다. 플레이크 흑연은 회주철에 어느 정도의 취성을 부여하는 반면, 벌레 모양의 흑연은 재료의 인성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

기계적 특성: 흑연 형태의 차이로 인해 연성 철의 기계적 특성은 일반적으로 회주철보다 우수합니다. 연성 철의 기계적 특성은 연성 철과 회주철 사이에 있으며, 이는 회주철보다 강하지만 연성 철만큼 강하지는 않다는 것을 의미합니다.

주조 성능: 가단철의 주조 성능은 회주철과 연성철 사이에 있습니다. 이는 가단철이 주조 공정에서 적응성과 유연성이 우수하여 다양한 응용 시나리오의 요구 사항을 충족할 수 있음을 나타냅니다.

화학 성분에 대한 민감도: 가단철은 회철에 비해 탄소와 규소 함량이 저유전성에서 유전성으로 변할 때 기계적 특성에 미치는 영향이 적습니다. 이는 연성 철이 성능을 최적화하기 위해 화학 성분을 조정하는 데 더 큰 유연성을 가지고 있음을 의미합니다.

열처리 기능: 가단성 철은 등온 담금질을 포함한 다양한 열처리가 가능하므로 열처리를 통해 기계적 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

어닐링 공정이 가단 주철의 기계적 특성에 미치는 영향은 어떻게 정량화할 수 있을까요?

어닐링 공정이 가단 주철의 기계적 특성에 미치는 영향은 다음과 같은 방법으로 정량화할 수 있습니다:

강도 및 가소성 향상: 흑연화 어닐링 처리를 통해 연성 주철은 더 높은 강도, 가소성 및 충격 인성을 달성하여 탄소강을 어느 정도 대체 할 수 있습니다. 회주철에 비해 연성 주철은 강도와 가소성, 특히 저온에서의 충격 성능이 더 우수합니다.

내마모성 및 진동 감쇠력 향상: 가단 주철의 내마모성과 진동 감쇠는 특정 미세 구조와 화학 성분의 결과로 일반 탄소강을 능가합니다. 어닐링 공정 중 최적화를 통해 이러한 특성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

생산 주기 단축 및 에너지 소비 감소: 탄소 및 실리콘 함량을 조정하고 수정 처리를 위해 비스무트, 붕소, 알루미늄과 같은 원소를 추가하는 등 어닐링 공정을 개선하면 어닐링 주기를 단축할 수 있을 뿐만 아니라 기계적 성능 저하 없이 제품 품질 보증률을 높일 수 있습니다. 또한 급속 어닐링 공정에 대한 연구에 따르면 어닐링 조건을 최적화하면 에너지 소비와 환경 오염을 효과적으로 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.

흑연화 정도 증가: 어닐링 공정 중에 백색 주철의 공융 시멘타이트는 가단 주철의 인성과 가소성을 향상시키는 데 중요한 흑연화 공정을 거칩니다. 흑연화 어닐링 공정을 최적화하면 주물의 기계적 특성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

파단 인성 향상: 예열 처리 공정과 미세 구조는 가단 주철의 파단 인성에 큰 영향을 미칩니다. 어닐링 시간 및 기타 관련 공정 파라미터를 최적화하면 가단 주철의 파단 인성을 효과적으로 개선할 수 있으며, 이는 서비스 수명과 신뢰성을 향상하는 데 매우 중요합니다.

연성 철의 구상화 처리 공정은 무엇이며 기계적 특성을 향상시키는 데 있어 구상화의 구체적인 역할은 무엇입니까?

연성 철의 구상화 처리 공정에는 주로 구상화 및 접종이 포함되며, 이를 통해 구형 흑연을 얻습니다. 이 처리 방법은 매트릭스에 대한 흑연의 파쇄 효과를 효과적으로 감소시켜 가소성, 인성 및 강도를 포함한 주철의 기계적 특성을 크게 향상시킵니다. 특히 구상화 처리를 통해 흑연은 주철 내에 구형 형태로 존재할 수 있습니다. 이 구조는 기존의 박편 또는 응집성 흑연에 비해 재료 내 응력 집중을 줄여 전반적인 성능을 향상시키는 데 더 도움이 됩니다.

구상화 처리의 구체적인 역할은 주철의 미세 구조를 개선하여 흑연을 보다 균일하게 분포시키고 사용 중 응력 집중으로 인한 균열 및 파손의 위험을 줄이는 데 있습니다. 또한 구형 흑연의 존재는 주철의 내마모성과 진동 감쇠를 개선하며, 이는 높은 하중과 복잡한 응력 조건을 견뎌야 하는 애플리케이션에 특히 중요합니다. 예를 들어, 동력 기계 크랭크 샤프트와 같은 부품에서 연성 주철은 우수한 종합적인 특성으로 인해 널리 사용됩니다.

연성철의 구상화 처리 공정은 흑연의 형태를 변화시켜 주철의 가소성, 인성 및 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 내마모성 및 진동 감쇠를 개선하여 기계적 성능을 어느 정도 향상시키는 데 도움이 됩니다. 이러한 개선으로 연성 주철은 고강도, 우수한 인성 및 가소성을 갖춘 소재가 되었습니다. 종합적인 성능이 강철에 가깝기 때문에 복잡한 응력, 고강도, 우수한 인성이 필요한 다양한 엔지니어링 응용 분야에 적합합니다.