개재물, 구멍, 균열(기공, 키홀, 균열, 냉간 폐쇄 등)과 같은 주조 결함은 주조물의 기계적 특성, 물리적 및 화학적 특성, 가공성에 영향을 미치고 주조물의 품질을 결정짓는 요인이 됩니다. 연성 주철 부품은 거의 모든 주조 결함이 발생할 수 있지만, 제조 방법, 결정화 법칙, 주조 성능 및 다른 주조 합금과의 특성으로 인해 연성 주철 특유의 결함이 나타나기도 합니다.
그렇다면 구상화기와 관련된 연성 주철 부품의 결함은 무엇일까요? 또는 구상화기로 인해 발생하는 연성 주철 부품의 결함은 무엇일까요?
본 연구는 연성 주철 부품의 거의 모든 결함이 구상화제와 관련이 있음을 보여줍니다. 이는 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다.
1. 흑연 구상체 이탈: 흑연 구상체 이탈은 응집체, 올챙이 모양, 벌레 모양, 뿔 모양 또는 기타 비구형의 불규칙한 흑연을 생성합니다. 이는 구상 흑연이 방사 방향으로 성장할 때 국부적인 결정 성장 패턴과 성장 속도가 정상적인 성장 법칙에서 벗어나기 때문입니다. 주조품 내 잔류 구상화 원소의 양이 필요한 범위를 초과할 경우, 예를 들어 잔류 마그네슘이 너무 많아 흑연 구상화를 유지하는 데 필요한 최소량을 초과할 경우, 흑연 결정화 조건에 영향을 미쳐 올챙이 모양의 흑연이 쉽게 생성됩니다. 잔류 희토류 원소가 많고 탄소 당량비가 높은 용융철은 파쇄 흑연이 생성되기 쉬우며, 파쇄 흑연이 집중된 영역을 일반적으로 "회색 반점"이라고 합니다. 벌레 모양의 흑연은 잔류 구상화 원소가 부족하거나 티타늄과 알루미늄이 과다하게 함유되어 있을 때 발생합니다.
2. 흑연 부유 현상: 과공정 조성의 두꺼운 벽을 가진 연성 주철 부품에서, 주입구 상단에 흑연이 밀집된 영역이 나타나는 현상, 즉 "시작-끝 부유" 현상이 종종 발생합니다. 이는 흑연과 용융 철의 밀도 차이 때문입니다. 과공정 용융 철에서 직접 석출된 흑연은 부력에 의해 위쪽으로 이동합니다. 흑연 부유 정도는 탄소 당량, 구상화 원소의 종류 및 잔류량, 주물의 응고 시간, 주입 온도 등의 요인과 관련이 있습니다. 마그네슘은 연성 주철의 공정 탄소 함량을 증가시킬 수 있습니다. 동일한 탄소 당량을 가진 용융 철의 경우, 잔류 마그네슘 함량이 증가하면 흑연 부유를 줄일 수 있습니다. 과도한 잔류 희토류 함량은 흑연 파열 현상을 유발할 수 있습니다.
3. 냉각 주철: 일반적인 주철 부품의 냉각 주철 구조는 냉각 속도가 빠른 표면, 날카로운 모서리, 이음매 등에서 쉽게 나타납니다. 냉각 주철 결함은 이와 반대로, 주조물의 중간 부분 중심부, 고온 지점 등에서 탄화물상이 나타나는 현상입니다. 구상화 원소의 잔류량이 과다할 경우 냉각 주철 결함 발생을 촉진하는 효과가 있습니다. 희토류 원소는 마그네슘보다 강하며, 일반적으로 연성 주철 구조 형성 시 과냉각도를 증가시키는 역할을 합니다.
4. 수축: 수축은 주조물의 마지막 응고 부분(핫 스팟, 라이저 넥과 주조물의 연결부, 내부 모서리 또는 내부 게이트와 주조물의 연결부)에서 흔히 발생합니다. 이는 주조물 내부에 숨겨져 있거나 표면과 연결된 구멍입니다. 거시적으로는 핫 스팟에서 수축이 나타나며, 미세한 수축 구멍들은 대부분 그 내부에서 서로 연결되어 있습니다. 구상화 원소와 관련하여 잔류 마그네슘 및 희토류 함량이 너무 높지 않도록 제어하는 것이 중요하며, 이는 거시적 및 미시적 수축을 줄이는 데 상당한 영향을 미칩니다. 수축 경향은 구상화 원소 함량에 거의 비례합니다.
5. 구상화 저하: 구상화된 용융철을 장시간 방치하면 잔류 마그네슘 함량이 점차 감소하고, 슬래그가 제때 제거되지 않아 황이 용융철로 다시 유입되면서 응고된 구조 내 흑연이 감소하거나 소실되고, 불규칙하거나 벌레 모양 또는 박편 모양의 흑연으로 변질되기 때문입니다. 이러한 구상화 저하는 구상화제의 희토류 함량이 낮거나 구상화제 첨가량이 적은 것과 관련이 있지만, 첨가량을 늘리는 것은 바람직하지 않습니다. 잔류 마그네슘 함량이 높아지면 슬래그와 시멘타이트 생성량이 증가하고, 두껍고 큰 단면에서는 흑연 구형체가 올챙이 모양 흑연으로 변질될 수 있기 때문입니다. 실제 생산 현장에서는 원용융철의 황 함량을 낮추는 것이 구상화 저하를 방지하는 가장 효과적인 방법임을 보여줍니다.
