철계합금설계_보고서

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목차

Ⅰ. 철계 합금 설계 일정 2




Ⅱ. 철계 합금 설계 수행 역할 분담 2




Ⅲ. 설계 목표 및 필요성 2
1. 설계 목표 2
2. 설계의 필요성 2



Ⅳ. 설계 내용 3
1. 철계 금속 소재의 재료학적 특성평가 3
2. 비철계 합금 방안 제시 7




Ⅴ. 참 고 문 헌 9

본문내용

tectic graphite)
2. 편상 흑연(flake graphite)
3. 괴상 흑연(lump graphite)
4. 장미상 흑연(rosette graphite)
5. 구상 흑연(spheroidal graphite)


[그림 3-1] 주철 중 흑연(黑煙)의 모양
(1) 주철의 주조성
1. 주철의 용해온도 : 주철은 보통 큐폴라 또는 전기로 등에서 용해하며 용융점은 대개 1200℃ 정도이 다. 용해온도는 약 1400~1500℃
2. 유동성 : 주철에 Si량이 증가되면 수축이 적어지며 다량 첨가되면 팽창된다. 유동성이란 용융금속이 주형 내로 흘러 들어가는 성질을 말하며 주조성을 이루는 중요한 요인이 된다.

(3) 주철의 화학성분
1. C : 주철에 가장 큰 영향을 미치며, 탄소함유량이 적으면 백선화된다. 반대로 증가하면 용융점이 저해되고 주조성이 좋아진다.
2. Si : 주철의 질을 연하게 하고 냉각시 수축을 적게 한다. 규소가 많으면 공정점이 저탄소강 쪽으로 이동하며, 흑연화를 촉진시킨다.
3. Mn : 적당한 양의 망간은 강인성과 내열성을 크게 한다.
4. P : 쇳물의 유동성을 좋게 하고, 주물의 수축을 적게 하나 너무 많으면 단단해지고 균열이 생기기 쉽다.
5. S : 쇳물의 유동성을 나쁘게 하며 기공이 생기기 쉽고 수축률이 증가한다
주철의 종류
주철의 종류는 분류하는 방법에 따라 여러 가지가 있겠으나 가장 일반적인 방법으로
다음과 같이 나눌 수 있다.

1. 보통 주절과 고급 주철
(1) 보통주철(회주철)
1. 조직 : 편상 흑연과 페라이트(ferrite)로 되어 있으며, 다소의 펄라이트(pearlite)를 함유하는데 보통 회주철 중의 1~3종을 말한다 그 조성범위는 [표 3-1]과 같다.(보통 주철의 KS규격 : GC)

보통 주철의 조성(단위:%)
C
Si
Mn
P
S
30.~3.6
1.0~2.0
0.5~1.0
0.3~1.0
0.06~0.1

2. 성질 : 흑연의 모양, 분포 등에 따라 좌우되나 강인성이 적고 단조가 되지 않으며, 용융점이 낮아 유동성이 좋은 편이므로 기계 구조 부분 등에 사용된다.
ㄱ. 기계적 성질 : 인장강도, 하중, 경도 등으로 표시한다. 회주철의 인장강도는 10~20(M/mm2) 이하의 회주철을 보통주철이라 한다.
ㄴ. 내마모성 : Ni, Cr, Mo 등을 알맞게 가하여 기타의 조직을 베어나이트(bainite)로 한 특수주절은 내마모성이 우수. 특히 이를 애시쿨러 주철(aciculer carst iron)이라 한다.
ㄷ. 피삭성 : 강에 비해 우수하다.
ㄹ. 내열성 : 주철의 성장현상, 고온산화, 고온강도 크리프(creep) 열충격 등에 대한 저항성을 정리하여 주철의 내열성이라 한다.
ㅁ. 내식성 : 주철은 대기 또는 물이나 바닷물에 대해서는 내식성이 우수하다. 그러나 알칼리(수류)에는 강하게 산(묽은황산, 질산, 염산)에는 약하다. 이 같은 현상을 에로전(errosion)이라 한다. Ni를 다량으로 포함한 주철은 내연과 오스테나이트 조직으로 되고 이것은 내식성, 내열성, 무수하고 비자성체가 된다.

(2) 고급 주철(강인주철)
회주철중에서 석출한 흑연편을 미세화하고 기지를 치밀한 펄라이트 조직화하여 강도와 인성을 높인 주철이다. C 2.5~3.2%, Si 1~2%이고 현미경 조직은 펄라이트와 미세한 흑연으로 된 것으로 인장강도 25(N/mm2) 이상인 것을 말한다. 회주철 4~~6종이 이에 속한다. 고강도, 내마멸성을 요구하는 기계 부품에 많이 사용된다.
---> 주철 제품의 좋고 나쁨은 일반적으로 인장강도에 의해서 구별할 수 있다. 특히 맨홀제품은 차량의 사고와 인명의 손실과 직결되므로 인장 강도가 높아야한다.
보통 주철은 그 조직에 따라 기계적 성질이 매우 달라지므로, 좋은 주물을 만들기 위해서는 흑연의 상태에 특히 유의해야한다.
2. 비철계 합금 방안 제시
⑴ 주강이란
- 강의 성질과 거의 같으면서 주조할 수 있는 철을 말하며, 탄소량이 0.1~0.5%의 용해강을 주형에 주입하여 제작하는 주물로서 저 탄소주철
⑵ 특성
① 규소(Si) 및 망간(Mn)의 양이 특히 많고 주조성이 있음.
② 성질은 탄소강과 비슷하지만 인성은 떨어짐.
③ 화학조성에 의해서 보통주강(탄소강주강)과 특수주강(저합금강주강 및 고합금강주강)으로 구분하며, 고합금주강은 다시 스테인레스주강, 내열강주강, 고망간주강 등으로 분류.
- 고망간강: 0.8-1.4% C, 10-15% Mn의 조성으로 절삭이나 소성변형이 곤란하여 주물로 만드는 것, 수인 처리(Water toughening) 하여 제작
(1) 합금강의 종류
※ 합금강이란 ?
- 특수강(합금강)은 탄소강에 다른 원소를 첨가하여 강의 기계적 성질을 개선한 강을 말하며, 특수한 성질을 부여하기 위하여 사용하는 특수 원소로서는 Ni, Mn, W, Cr, Mo, Co, V, Al등이 있다.(5%기준 : 저고합금)
(2) 합금강의 특성
-탄소강에 비하여 다음과 같은 성질이 개선 됨
① 기계적 성질
② 내식, 내마멸성
③ 고온에서의 기계적 성질 저하 방지
④ 담금질성
⑤ 단접 및 용접성
⑥ 전자기적 성질
⑦ 결정 입자의 성장 방지
(3) 합금원소의 영향
(4) 구조용 합금강
탄소강의 기본 성분에 Ni, Cr, Mo, W, Mn, Si, Ti, V, Co 등의 금속 원소를 첨가하여 탄소강보다 강인성을 높인 것으로 기계구조용에 많이 쓰인다.
(5) 공구용 합금강
- 탄소 공구강의 결점인 담금질 효과, 고온 경도를 개선하기 위하여 합금 원소( Cr, W, Mo, V)을 첨가
※ 공구용 합금강의 종류
① 절삭성 공구
② 내충격성 공구
③ 계측공구
※ 공구용 합금강으로 요구되는 성질
① 상온 및 고온에서 경도가 클 것
② 고온에서의 경도 변화가 적을 것
③ 인성과 마멸 저항이 클 것
④ 가공이 쉽고 열처리에 의한 변형이 적을 것
Ⅴ. 참고문헌
http://www.naver.com/
http://www.google.co.kr/
금속재료실험, 김학윤, 연윤모, 지무성 외 2명 저, 기전연구사
금속조직학 강의안
(7차)고등학교 금속재료 교과서, 교육과학기술부

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