연성철

Ductile iron
스틸스
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단계
마이크로 구조체
반
기타철 기반 재료

연성 주철, 결절 주철, 스피로이드 흑연 주철, 스피로이드 흑연 주철[1], SG 철로도 알려진 연성 철은 키스 밀리스가 1943년 발견한 흑연 주철의 일종이다.[2] 대부분의 주철 품종은 장력과 깨지기 쉽지만, 연성 철은 결절 흑연 함유로 인해 충격과 피로 저항성이 훨씬 더 높다.

1949년 10월 25일 키스 드와이트 밀리스, 알버트 폴 가그네빈, 노먼 보덴 필링 등은 마그네슘 처리를 통한 연성 철 생산을 위한 주철 합금으로 미국 특허 2,485,760을 받았다.[3] 아우구스투스 F. 미한은 1931년 1월 철에 사일산칼슘을 접종해 연성철을 생산한 공로로 특허권을 획득했으며, 그 후 2017년에 생산된 미한산(Mehanite)으로 허가받았다.

메탈러지

100배 확대된 연성 철 미세구조로 결절 주위의 탄소섬화 효과를[4] 보여준다.
탄소섬유의 효과를 보여주는 또 다른 마이크로그래프, 탄소배출 구역에 둘러싸인 결절

연성 철은 단일 재료가 아니라 미세 구조를 제어하여 광범위한 특성으로 생산될 수 있는 재료군의 일부분이다. 이 물질군의 일반적인 정의 특성은 흑연의 형상이다. 연성철에서 흑연은 회색철에서처럼 날리기보다는 결절의 형태를 띤다. 날카로운 흑연 플레이크가 금속 매트릭스 내에서 응력 집중 지점을 생성하는 반면, 둥근 결절은 균열의 생성을 억제하여 합금의 이름을 부여하는 강화된 연성을 제공한다.[5] 결절 형성은 결절 원소, 가장 흔히 볼 수 있는 마그네슘(1100 °C에서 마그네슘이 끓고 1500 °C에서 철이 녹는 것)과 세륨(보통 잘못 된 금속의 형태로)을 첨가함으로써 달성된다.[6] 텔루륨도 사용되었다. 종종 오손메탈의 성분인 이트리움도 가능한 결절제로 연구되어 왔다.

1950년대에 호주산 연성철(ADI, 즉 오스테나이트 강화[7])이 발견되었으나 상업화되었고 불과 몇 년 후에야 성공을 거두었다. ADI에서는 정교한 열처리 과정을 통해 야금 구조를 조작한다.

구성

철분 연성[8] 주물의 질량 비율(%)
Fe C SI 니 Mn MG CR P CU
잔액 3.0–3.7 1.2–2.3 1.0 0.25 0.07 0.07 0.03 0.1

다른 연성 철 성분들도 종종 소량의 유황을 가지고 있다.

구리 또는 주석과 같은 요소를 추가하여 인장 강도를 높이는 동시에 연성도 감소시킬 수 있다. 합금 내 철의 15~30%를 니켈, 구리 또는 크롬의 다양한 양으로 교체하여 내식성을 개선할 수 있다.

흑연 형성 요소로서의 실리콘은 산화 방지 효과를 높이기 위해 알루미늄으로 부분적으로 대체될 수 있다.[9]

적용들

연성 철의 연간 생산의 대부분은 상하수도 선에 사용되는 연성 철관의 형태를 띠고 있다. PVC, HDPE, LDPE, 폴리프로필렌 등 폴리프로필렌 소재와 경쟁하는데, 이 소재들은 모두 강철이나 연성철에 비해 훨씬 가벼우며, 더 부드럽고 약하기 때문에 물리적 손상으로부터 보호가 필요하다.

연성 철은 알루미늄의 강도를 초과해야 하지만 반드시 강철을 필요로 하는 것은 아닌 많은 자동차 부품에서 특히 유용하다. 다른 주요 산업 애플리케이션으로는 오프웨이 디젤 트럭, 8등급 트럭, 농업용 트랙터 및 유정 펌프 등이 있다. 풍력 산업에서 연성 철은 기계 프레임과 같은 구조 부품과 허브에 사용된다. 연성철은 크고 복잡한 모양과 높은 (피로) 하중에 적합하다.

연성철은 많은 그랜드 피아노 하프(고장력 피아노 현이 붙어 있는 철판)에 사용된다.

참고 항목

참조

  1. ^ 스미스 & 하세미 2006년 432페이지.
  2. ^ "Modern Casting, Inc". Archived from the original on 2004-12-14. Retrieved 2005-01-01.
  3. ^ 미국 특허 2485760, 키스 밀리스 "캐스트 철 합금" 1949-10-25 발행
  4. ^ Yaqub, Ejaz; Arshad, Rizwan (2009). "ME-140 Workshop Technology - Slide 25" (images). Air University. Retrieved 2011-10-30.
  5. ^ https://www.ductile.org/didata/Section2/2intro.htm
  6. ^ Gillespie, LaRoux K. (1988), Troubleshooting manufacturing processes (4th ed.), SME, p. 4, ISBN 978-0-87263-326-1.
  7. ^ "ADI the Material". ADI Treatments Ltd. Archived from the original on 2010-10-26. Retrieved 2010-01-24.
  8. ^ ASTM 인터내셔널. A874/A874M-98(2018)e1 저온 서비스에 적합한 철제 주물 표준 규격 West Conshohocken, PA; ASTM International, 2018. doi: https://doi-org.ezpxy-web-p-u01.wpi.edu/10.1520/A0874_A0874M-98R18E01
  9. ^ 알루미늄 ADI

참고 문헌 목록

  • Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006), Foundations of Materials Science and Engineering (4th ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.

외부 링크