1. 소개
회색 철 대 연성 철 가장 널리 사용되는 주철 유형 중 하나입니다., 각각은 광범위한 산업에서 필수 불가결하게 만드는 고유 한 속성과 장점을 제공합니다..
주철 패밀리의 구성원-용융 금속을 곰팡이로 주조하여 형성된 철-탄소 실리콘 합금-강도는 강도로 가치가 있습니다., 가공성, 주파수, 그리고 비용 효율성.
2. 주철이란??
주철 탄소 함량이 일반적으로 더 큰 철-탄소 합금 그룹입니다. 2%.
그것은 돼지 철, 즉 철광석에서 유래 한 돼지 철단을 용광로로 녹이고 용융 금속을 곰팡이에 붓고 원하는 모양을 형성함으로써 생산됩니다..
결과는 어렵습니다, 다루기 힘든, 및 특정 제제 및 처리에 따라 우수한 주파수와 광범위한 기계적 특성을 제공하는 강력한 재료.
일반적인 구성
주철의 기본 구성에는 포함됩니다:
- 철 (철) - 기본 요소
- 탄소 (기음) - 2.0–4.0%, 주파수를 촉진하고 경도와 산성에 영향을 미칩니다
- 규소 (그리고) - 1.0–3.0%, 이는 응고 동안 흑연 형성을 촉진합니다
- 추적 금액 망간 (망), 황 (에스), 그리고 인 (피) 또한 존재할 수도 있습니다
주철의 주요 특성:
- 우수한 주조성: 복잡한 곰팡이로 잘 흐릅니다, 복잡한 모양에 이상적입니다
- 좋은 가공 가능성: 특히 회색 철과 같은 특정 등급에서
- 높은 압축 강도: 구조 응용 분야에서 부하를 베어링하는 데 적합합니다
- 우수한 진동 댐핑: 기계와 장비의 소음과 움직임을 줄입니다
- 비용 효율적: 대량으로 생산하기에 저렴합니다
주철의 일반적인 유형:
| 주철의 유형 | 흑연 형태 | 주요 속성 | 일반적인 응용 분야 |
| 회색 철 | 흑연 플레이크 | 우수한 진동 댐핑, 좋은 가공성, 높은 압축 강도, 다루기 힘든 | 엔진 블록, 브레이크 로터, 기계 기지, 펌프 하우징 |
| 연성이 있는 철 | 구형 (결절) 석묵 | 높은 인장 강도, 좋은 연성, 피로 저항 | 파이프, 크랭크샤프트, 서스펜션 암, 풍력 터빈 허브 |
| 흰색 철 | 시멘트 (무료 흑연이 없습니다) | 매우 단단하고 내마모성이 뛰어남, 매우 취성 | 밀 라이너, 접시를 착용하십시오, 슬러리 펌프 부품 |
| 가단성 철 | 화성 탄소 결절 | 중간 정도의 강도와 연성, 충격 방지, 가공 가능 | 파이프 피팅, 괄호, 복잡한 형상이있는 작은 주물 |
3. 회색 다리미는 무엇입니까??
회색 철, 라고도 회색 주철, 가장 일반적으로 사용되는 주철 유형입니다. 그것은 골절 표면의 회색 색상으로 명명되었습니다., 그것은 존재하기 때문입니다 흑연 플레이크 미세 구조에서.
이 흑연 플레이크는 철분 매트릭스에서 불연속성을 만듭니다., 그레이 아이언 (Grey Iron)에게 특징적인 외관과 기계적 특성을 제공합니다.
미세구조
회색 철의 정의 특징은 그것입니다 플레이크 흑연 구조 매트릭스 안에 내장되어 있습니다 페라이트, 펄라이트, 아니면 둘 다의 조합.
이 플레이크는 응고하는 동안 형성되며 재료의 책임이 있습니다.:
- 훌륭한 진동 감쇠
- 좋은 열전도도
- 높은 압축 강도
하지만, 플레이크의 날카로운 모서리는 다음과 같이 작용합니다 스트레스 농축기, 인장 강도를 크게 줄입니다 물질을 부서지기 쉽게 만드십시오 긴장 또는 충격 아래.
성적 및 표준
회색 철은 분류합니다 인장강도, 종종 표준을 사용하여 지정됩니다 ASTM A48. 예를 들면 다음과 같습니다:
- 수업 20 (CL20): 낮은 강도, 우수한 가공성
- 수업 30 (CL30): 범용 사용
- 수업 40 (CL40): 더 높은 강도, 하중 부품에 적합합니다
더 높은 클래스 수는 인장 강도가 높음을 나타냅니다, 일반적으로 냉각 속도 또는 합금 함량을 조정하여 달성합니다.
주요 속성:
- 높은 압축 강도
- 우수한 감쇠 용량
- 열악한 연성 및 충격 저항
회색 철의 전형적인 응용
압축 지배 응용 분야에서 그레이 아이언의 비용 효율성과 성능:
- 엔진 블록 및 실린더 헤드
- 브레이크 디스크와 드럼
- 공작 기계 도구 침대 및베이스
- 기어 박스 및 하우징
- 펌프와 밸브
4. 연성 철분이란 무엇입니까??
연성 철, 라고도 결절성 주철 또는 구형 흑연 철 (SGI), 회색 철에 대해 상당히 개선 된 기계적 특성을 제공하는 주철 유형입니다. 연성, 인장강도, 그리고 충격 저항.
주요 차이점은 다음에 있습니다 흑연의 모양 금속의 미세 구조 내에서. 연성 철에서, 흑연 형태로 구형 결절, 회색 다리미처럼 플레이크보다는.
이 둥근 형태는 스트레스 농도를 최소화합니다, 연성 철이 파쇄없이 늘리거나 변형되도록 허용합니다. 따라서“연성”이라는 이름입니다.
미세구조
- 결절 흑연: 구형 입자 (5–20 μm 직경) 스트레스 농도를 최소화합니다, 플라스틱 변형을 허용합니다.
- 행렬: 열처리를 통한 조정 - 골절 (두들겨 펼 수 있는), 진주 (강한), 또는 베이 니트 (고강도와 강인함).
성적 및 표준
ASTM A536 - 연성 철 주물에 대한 표준 사양
- 60-40-18 → 60 인장, 40 KSI 수율, 18% 연장
- 80-55-06 → 더 높은 강도, 적당한 연성
- 100-70-03 → 매우 높은 강도, 낮은 연성
ISO 1083 - 구형 흑연 철에 대한 국제 지정
- en-gjs-400-15 (ASTM과 유사합니다 60-40-18)
- en-gjs-700-2 (ASTM과 유사합니다 100-70-03)
주요 속성:
- 훨씬 높은 강도와 연성
- 더 큰 충격 저항
- 더 나은 피로 저항, 주기적 하중에 이상적입니다
- 약간의 감쇠 용량을 유지합니다, 회색 다리미보다 적지 만
연성 철의 일반적인 응용
성능 특성 덕분에, 연성 철은 널리 사용됩니다:
- 자동차 부품: 크랭크샤프트, 제어 암, 차축 하우징
- 시위 및 폐수 시스템: 연성 철 파이프 및 피팅
- 중장비: 기어, 커플링, 괄호, 구조 부품
- 에너지 부문: 풍력 터빈 허브, 유압 시스템
- 철도 및 광업 장비: 부품을 추적합니다, 문장
5. 화학 성분 비교
두 합금 모두 주로 철으로 구성됩니다 (철), 카본뿐만 아니라 (기음) 그리고 실리콘 (그리고), 그러나 미묘한 차이와 첨가제는 그것들을 구별합니다:
| 요소 | 회색 철 (%) | 연성이 있는 철 (%) | 메모 |
| 탄소 (기음) | 2.5 – 4.0 | 3.0 – 4.0 | 더 높은 탄소는 흑연 형성을 촉진한다 |
| 규소 (그리고) | 1.8 – 3.5 | 1.8 – 3.0 | 실리콘은 유동성과 흑연을 향상시킵니다 |
| 망간 (망) | 0.2 – 1.0 | 0.1 – 0.5 | 강도를 조절하고 황에 대항합니다 |
| 황 (에스) | 0.02 – 0.12 | 0.005 – 0.03 | 결절 형성을 위해 연성 철에 필요한 낮은 황 |
| 인 (피) | 0.1 – 0.2 | 0.02 – 0.05 | 일반적으로 연성을 위해 낮게 유지됩니다 |
| 마그네슘 (마그네슘) | - | 0.03 – 0.06 | 연성 철에 첨가되어 결절 흑연을 생성합니다 |
| 니켈 (~ 안에), 구리 (구리), 크롬 (Cr) | 추적 금액, 다를 수 있습니다 | 부식 저항 또는 강도를 위해 추가 될 수 있습니다 |
6. 회색 철과 연성 철의 물리적 특성 비교
| 재산 | 회색 철 | 연성이 있는 철 | 메모 |
| 밀도 | ~ 6.9 - 7.3 g/cm3 | ~ 7.0 - 7.3 g/cm3 | 매우 비슷한 밀도, 합금으로 인한 연성 철의 경우 약간 더 높습니다 |
| 녹는점 | 1140 – 1300 ℃ | 1140 – 1300 ℃ | 둘 다 비슷한 용융 범위를 가지고 있습니다 |
| 열전도율 | 35 – 55 W/m·K | 30 – 45 W/m·K | 회색 철은 일반적으로 열을 더 잘 수행합니다 |
| 열팽창 계수 | 10 – 12 x10⁻⁶ /° C. | 11 – 13 x10⁻⁶ /° C. | 연성 철은 약간 더 높은 팽창을 가지고 있습니다 |
| 탄성 계수 (영률) | 100 – 170 평점 | 160 – 210 평점 | 연성 철은 상당히 더 단단합니다 |
| 푸아송비 | 0.25 – 0.28 | 0.27 – 0.30 | 값 값, 연성 철은 약간 더 높습니다 |
| 비열 용량 | ~ 460 J/KG · K | ~ 460 J/KG · K | 거의 동일합니다 |
| 경도 (브리넬) | 140 – 300 HB | 170 – 340 HB | 연성 철은 더 어려운 경향이 있습니다 |
| 자기 투자율 | 강자성 | 강자성 | 둘 다 강자성 물질입니다 |
7. 회색 철과 연성 철의 기계적 특성 비교
| 기계적 특성 | 회색 철 | 연성이 있는 철 | 메모 |
| 인장강도 | 170 – 370 MPa | 350 – 700 MPa | 연성 철은 인장 강도가 상당히 높습니다 |
| 항복 강도 | 90 – 250 MPa | 250 – 450 MPa | 연성 철은 더 높은 항복 강도를 나타냅니다 |
| 연장 (연성) | 0.5 – 3% | 10 – 18% | 연성 철은 훨씬 더 연성입니다, 골절 전에 더 나은 변형을 허용합니다 |
| 충격 강도 | 낮은 (충격 저항이 좋지 않습니다) | 높은 (좋은 강인함) | 연성 철은 충격을 훨씬 더 잘 저항합니다 |
| 탄성 계수 | 100 – 170 평점 | 160 – 210 평점 | 연성 철은 탄성 변형에서 더 단단하고 강합니다 |
| 경도 (브리넬) | 140 – 300 HB | 170 – 340 HB | 연성 철에서 약간 더 높은 경도 |
| 피로 강도 | 피로 저항성 | 더 높은 피로 저항 | 연성 철의 결절 흑연 구조는 피로 수명을 향상시킵니다 |
| 압축강도 | 높은 (~ 700 MPa) | 높은 (~ 600 - 900 MPa) | 둘 다 압축 강도가 우수합니다; 회색 철은 뛰어난 경향이 있습니다 |
8. 제조 및 주조
회색 철과 연성 철은 모두 확립 된 주조 방법을 사용하여 생산됩니다., 그러나 그들의 처리는 별개의 미세 구조와 기계적 요구 사항으로 인해 다릅니다..
회색 철 제조:
- 녹고 합금: 회색 철은 일반적으로 큐폴라 용광로 또는 전기 유도 용광로에서 녹습니다.. 베이스 구성에는 철이 포함됩니다, 탄소 (대부분 흑연으로), 그리고 실리콘.
망간과 같은 합금 요소, 황, 그리고 인은 주파수 및 흑연 형성을 최적화하기 위해 제어됩니다.. - 주조 방법: 가장 일반적인 과정은입니다 모래 주조, 유연성과 비용 효율성을 선호합니다, 특히 엔진 블록과 같은 복잡하거나 큰 구성 요소의 경우, 기계 기지, 브레이크 드럼.
- 응고: 흑연 중에 철분 매트릭스 내의 플레이크로 흑연이 형성됩니다., 우수한 진동 댐핑을 제공하지만 Brittleness로 이어집니다.
- 가공성: 그레이 아이언 플레이크 흑연 구조는 가공 중 윤활제 역할을합니다., 연성 철보다 기계를 쉽게 만들 수 있습니다.
연성 철 제조:
- 용융 및 치료: 연성 철은 비슷한 원료에서 시작합니다, 유도 또는 전기 아크 용광로에서 용융.
주요 차이점은 다음과 같습니다 결절 치료- 흑연 플레이크를 구형 결절로 변형시키기 위해 마그네슘 또는 세르륨을 용융 철에 adding. - 주조 방법: 연성 철은 종종 사용하여 주조됩니다 모래 주조 또는 투자 주조 정밀 부품의 경우.
제어 된 냉각 속도 및 조성 조정은 결절 흑연 형성 및 기계적 특성을 보장합니다.. - 미세구조 제어: 구형 흑연은 스트레스 농도를 줄이고 연성 및 인성을 증가시킵니다..
- 열처리: 연성 철은 열처리 될 수 있습니다 (단련된, 정규화, 또는 austempered) 기계적 특성을 향상시키기 위해, 인장 강도 및 피로 저항을 포함합니다.
- 가공성: 회색 철에 비해 강도와 인성이 높기 때문에 기계에 약간 더 어려워 적절한 툴링을 사용할 때 여전히 가공 가능성이 우수합니다..
9. 부식성 및 내구성
부식성과 장기 내구성은 회색 철과 연성 철을 선택할 때 중요한 요소입니다., 특히 가혹한 환경에 노출 된 응용 프로그램의 경우.
회색 철:
- 부식 행동: 회색 철분은 건조한 환경에서 부식에 적당히 저항력이 있지만 수분에 노출 될 때 녹슬 때, 특히 소금 또는 산성 조건의 존재하에.
흑연 플레이크는 철제 매트릭스로 미세 갈바니 세포를 생성 할 수 있습니다., 국소 부식 가속. - 표면 보호: 내구성을 높이기 위해, 회색 철분 구성 요소는 종종 그림과 같은 보호 코팅을받습니다., 분말 코팅, 또는 아연 도금.
어떤 경우에는, 특수 부식 내성 합금 또는 라이닝이 공격적인 환경에 적용됩니다.. - 내구성: 회색 철은 내마모성이 우수합니다, 부식은 적절한 보호없이 실외 또는 습식 응용 분야에서 구성 요소의 수명을 줄일 수 있습니다..
연성이 있는 철:
- 개선 된 부식 저항: 연성 철의 구형 흑연 구조는 스트레스 농도를 감소시키고보다 균일 한 매트릭스를 만듭니다., 회색 철에 비해 부식성을 향상시키는 경향이 있습니다..
- 향상된 표면 처리: 연성 철 성분은 일반적으로 에폭시 안감과 같은 보호 코팅을 사용합니다., 아연 코팅, 또는 폴리 우레탄 페인트, 특히 물 및 폐수 배관 시스템에 사용합니다.
- 음극 보호: 지하 또는 수중 응용 프로그램에서, 연성 철 파이프는 종종 부식을 완화하기 위해 음극 보호 시스템을 통합합니다..
- 가혹한 조건에서 내구성: 더 높은 인성과 연성 덕분에, 연성 철은 부식 과정에서 회색 철보다 더 나은 기계적 스트레스를 견딜 수 있습니다., 순환 적재 및 부식성 환경에서 더 긴 서비스 수명에 기여.
10. 비용 비교
- 원자재: 회색 철분은 $ 1 ~ $ 3/kg입니다; 연성 철은 $ 1.5– $ 4.5/kg입니다 (30–50% 더 높습니다) Mg/CE 결절로 인해.
- 처리: 회색 철은 치료 후 필요가 없습니다; 연성 철은 어닐링이 필요할 수 있습니다 ($0.2- 추가로 $ 0.5/kg 추가).
- 수명주기 비용: 연성 철은 종종 스트레스가 많은 응용 분야에서 장기 비용을 낮출 수 있습니다. (예를 들어, 파이프: 50-연도 수명 대. 30 회색 철의 경우).
11. 회색 철과 연성 철의 주요 차이점
회색 철과 연성 철의 근본적인 차이점을 이해하는 것은 응용 프로그램 요구 사항을 기반으로 적절한 자료를 선택하는 데 중요합니다..
| 특징 | 회색 철 | 연성이 있는 철 |
| 흑연 형태 | 벗겨진 흑연 플레이크 | 구형 (결절) 석묵 |
| 인장강도 | ~ 150–400 MPA | ~ 400–700 MPA |
| 연장 | 1–3% | 최대 18% |
| 압축강도 | 높은 | 보통 ~ 높음 |
| 충격 저항 | 낮은 (다루기 힘든) | 높은 (두들겨 펼 수 있는) |
| 진동 댐핑 | 훌륭한 | 좋지만 회색 다리미보다 적습니다 |
| 가공성 | 쉬운 (흑연은 윤활제 역할을합니다) | 더 어렵습니다 (거친 매트릭스) |
| 주조성 | 훌륭한, 결함이 적습니다 | 좋은, 결절제 제어가 필요합니다 |
| 수축 경향 | 낮은 | 약간 높음 |
| 비용 | 낮추다 | 합금 및 제어로 인해 더 높습니다 |
| 일반적인 응용 분야 | 엔진 블록, 기계 기지 | 파이프, 자동차 부품, 구조적 구성 요소 |
12. 회색과 연성 철을 선택합니다
- 댐핑/진동 제어 우선 순위: 회색 철 (예를 들어, 엔진 블록, 선반 침대).
- 힘/연성이 필요합니다: 연성 철 (예를 들어, 크랭크샤프트, 파이프).
- 비용에 민감합니다, 스트레스가 낮은 앱: 회색 철 (예를 들어, 맨홀 뚜껑).
- 동적 하중/충격 위험: 연성 철 (예를 들어, 서스펜션 구성 요소).
13. 결론
회색 철과 연성 철, 두 종류의 주철, 독특한 역할을 수행하십시오: 회색 철은 저비용으로 뛰어납니다, 진동이 완화되었습니다, 및 압축-로드 애플리케이션, 연성 철은 스트레스가 많습니다, 동적, 충격이 발생하기 쉬운 시나리오.
그들의 차이, 흑연 형태에 뿌리를두고 있습니다, 현대 공학에서 대체 할 수 없도록하십시오, 자동차의 지속적인 관련성을 보장합니다, 하부 구조, 기계류.
자주 묻는 질문
연성 철은 강철보다 강합니다?
그렇습니다 - 듀니즈 아이언은 저에서 중간 탄소강과 경쟁 할 수 있습니다 (~ 400–600 MPA), 연성이 적지 만.
회색 철을 열처리 할 수 있습니다?
아니요 - 흑연 플레이크로 인해 Brittleness를 유지하고 열처리를 통해 개선되지 않습니다..
엔진 블록에 회색 아이언을 사용하는 이유는 무엇입니까??
우수한 진동 댐핑, 열 안정성, 저렴한 비용으로 엔진 구성 요소에 이상적입니다.
연성 철 파이프는 얼마나 오래 지속됩니까??
적절한 코팅 및 설치, 그들은 종종 50-100 년 이상의 서비스를 달성합니다.
두 유형 모두 재활용 가능합니다?
예, 둘 다 95% 재활용 가능, 재활용 회색/연성 철 고정 90% 원래 속성의.
