Cr鑄鐵의 인性 및 耐磨滅性에 關한 硏究

김규섭 忠南大學校 大學院 1985 국내석사

Toughness and wear resistance of Cr cast iron have been studied at room temperature. Toughness has been investigated by bending test. And Wear resistance teat has been done by high speed wear machine. The results are as follow; 1. Ms, and Mf temperatures of 12%Cr cast iron ate in the range of 100∼205℃ 2. From the result of bending test, it results in lower toughness of 12%Cr cast iron than that of 17% due to lower Cr content. 3. Wear resistance of 12%Cr cast iron is superior to that of 17%Cr cast iron, because it is thought that hardness of 12%Cr cast iron is higher than that of 17%Cr iron to the 4∼5 extent. 4. To improve the wear resistance of cast iron, it is important to control the amout and distribution of K₂carbide in the martrix.

炭素鋼/Cr鑄鐵 Bimetal接合部의 强度에 關한 硏究

이철로 忠南大學校 1986 국내석사

A carbon steel/Cr-cast iron bimetal produced by an alloy cored with welding method showed a zigzag type fracture in the interface in tension test. Results obtained from the interface is ; σ urs = 29.75 (㎏/㎟) σ ys = 20.08 (㎏/㎟) E = 8.5 x 10((7)(psi) The evaluated value of Jic is (0.7㎏·f/㎜). Brittle fracture were observed only in the cast stucture. Wear resistance of hard-faced metal was superior to that of base metal. The wear mechanism is mostly abrasive wear, but oxidation wear and adhesive wear also activated partly.

13Cr鑄鐵의 機械的 性質에 미치는 炭素量과 熱處理 影響에 關한 硏究

김석원 全北大學校 1982 국내석사

本硏究는 13%Cr鑄鐵의 炭素量과 熱處理方法에 따른 共晶組織인 Eutectic colony structure와 機械的 性質의 變化를 光學金□頭微鏡, 硬度, 衡聲値 및 耐磨耗性을 測定 및 檢討하여 耐磨耗性 13% Cr 鑄銖의 耐磨耗性 및 耐磨擊性에 對한 改善을 始圖하였다. 本硏究結果, 다음과 같은 結論을 얻었다. 1. 13% Cr 鑄銖에서 炭素量이 增加하면 炭化物의 面積比가 커져서 硬度가 上昇하므로 耐磨耗性이 向上된다. 2. 熱處理效果는 空冷보다 冷却速度가 큰 油冷쪽 處理時 硬度 및 耐磨耗性이 改善되었다. 3. 衡聲値는 油冷보다 空冷處理時가 약간 良好한 衝擊値를 얻을 수 있었다. 4. 耐磨耗性 向上을 爲해서는 油 燒入後 200℃ 템퍼링 處理가 特히 效果的이었다. 5. 13% Cr 鑄銖의 耐磨耗性은 SS41 軟鋼에 比해 約 5 倍程度 良好하다. 炭素量의 增加, Cr 및 Mn에 依한 基地組織의 固溶强化 및 炭化物 形成으로 耐磨耗性이 크게 向上되었다. This study is aimed to find the effect of carbon content and various heat - treatment methods on mechanical properties in 13% Cr cast iron with 2.0 to 2.5% carbon content. Before heat-treatment, all of the specimen were fully annealed for homogenized condition of their structures, and the influence of heat-treatment and carbon content on microstructure, hardness, and wear resistance as well as Charpy impact value of the specimen were tested systematically. All of the specimen were heat-treated in the furnace with alumina tube (50Φ㎜) under argon gas to prevent them from oxidizing. The results obtained in this study summarized as follows: 1. Hardness was increased with increasing carbon content, while Charpy impact value decreased. 2. The improvement of wear resistance was more effective at 200℃ tempering after oil quenching. 3. Impact value at 150℃ was higher than that at room temperature. 4. Oil quenched structure can be useful for wearing materials, because hardness of oil quenched structure was higher than that of air quenched structure.

亞共晶Cr鑄鐵의 熱處理特性에 關한 硏究

장호열 全北大學校 1991 국내석사

High Chromium cast irons have been well-known for their abrasive wear resistance. In this high Cr Cast iron, its mechanical properties to be needed are high hardness and good impact energy. Generally, abrasion resistance increases with the increase of material hardness This study aimes to find out the effect of cyclic heat treatment and destabilization heat treatment on the microstructures and mechanical properties in hypo-eutectic chromium cast iron alloyed with 0@ to 2.0% vanadium or 0M to 0.6% titanium. The results obtained in this study are as follows. 1. The morphologies of carbides(eutectic carbide, secondary carbide) are became finer and the volume fraction of carbides increased with the increase of alloying elements(V and Ti) and the number of cycles. 2. Retained austenite decreased with the increase of V and Ti, but increased with the increase of number of cycles. 3. The impact energy decreased and hardness and tensile strength increased with the increase of alloying element (V and Ti) and the decrease of the number of cycles. 4. The hardness and tensile strength increased, but impact energy decreased with the increase of V and Ti elements and the temperature of destabilization heat treatment. 5. After the destabilization heat treatment at the same temperature, the impact energy is increased while hardness and tensile strength decreased as the increase of tempering temperature. 6. Retained austenite increased with the increase of destabilization heat treatment temperature, while decrease with the increase of tempering temperature.

고크롬주철의 미세조직과 기계적 특성에 미치는 Cr/C 비와 V의 영향

이효상 인하대학교 대학원 2016 국내석사

High Cr cast iron is one of high alloy white iron and has excellent wear resistance because of discontinuous (Cr,Fe)7C3 phases in austenite matrix. However, due to carbide network, fracture can occur at the boundary between carbide and matrix when impact wear applies. The type, shape and distribution of carbide take directly effect on the mechanical properties of high Cr cast iron, and the control of carbide morphology can improve fracture toughness. Generally, in high Cr cast iron, it is recognized that wear resistance enhances as the Cr contents increase. But higher Cr contents cannot guarantee good wear resistance in actual operation. In Fe-Cr-C ternary system, the control of microstructure is very difficult because phase transformation during solidification is very complex and cooling rate from very high melting temperature dominates cast structure. In this study, we investigated the effect of Cr/C ratio on the microstructures, mechanical properties and castability in conventional high Cr cast iron. Also, we tried the control of carbide morphology and the improvement of mechanical properties by vanadium addition to high Cr cast iron. In low chromium range, eutectic line of Fe-Cr-C ternary system from the analysis of cooling curve shifted to low carbon side compared to value from literatures. As Cr/C ratio increased, the width of mushy zone decreased and a good castability was found over Cr/C=7. Specimens having hypoeutectic composition showed higher flexural strength and deformation and as Cr/C raio increased flexural strength rose. The higher amount of carbide reduced wear rate in hypoeutectic range, but in hypereutectic range, specimen having 40% of carbide showed lowest wear rate. The result of hardness test showed same trend. From the calculation of phase diagram by Thermo-Calc, the addition of vanadium shifted eutectic point to high C side and lower temperature. The gap between the start temperature and end temperature of eutectic reaction increased by vanadium addition. When V was added, vanadium carbide crystallized preferentially and acted the nuclei of M7C3 carbide, so the size of carbide decreased. Flexural strength and deformation showed peak value at V 1.0wt%. When no V added, flexural strength showed maximum value in low C and low Cr range. However, when V added, highest flexural strength was found in low C and high Cr range. The addition of vanadium reduced wear rate but the rate increased at 2 wt% V. In high Cr cast iron, it can be concluded that the addition of vanadium up to 1wt% strengthens matrix and carbide phase and improves mechanical properties. 고크롬주철은 고합금 백주철의 일종으로 오스테나이트 기지에 불연속적인 (Cr,Fe)7C3 상이 다량으로 분산되어 높은 내마모성을 보인다. 하지만, 이러한 탄화물은 망상으로 분포하여 강대재에 의한 충격마모시 탄화물과 기지 계면에서 파손이 쉽게 발생할 수 있다. 고크롬주철의 기계적 특성, 특히 충격인성을 결정하는 중요한 미세조직적인 인자는 기지 내에 존재하는, 이러한 탄화물의 분율과 크기 및 형상이며 이들을 적절히 제어함으로서 충격인성을 향상시킬 수 있다. 일반적으로 고크롬주철은 크롬의 함량이 높을수록 내마모성이 증가하는 것으로 인식되고 있으나 실사용시 크롬 함량이 높다고 반드시 내마모성이 보장되는 것이 아니다. 이는 Fe-Cr-C 합금계가 응고시의 변태양상이 복잡하고 고온에서 용해, 냉각되기 때문에 냉각속도가 응고조직에 미치는 영향이 커서 응고조직의 제어가 용이하지 않기 때문이다. 본 연구에서는 현용 고크롬주철의 조성범위에서 Cr/C 비에 따른 주방상태의 소재물성 및 주조특성을 파악하고 바나듐을 첨가하여 탄화물의 형상을 제어함으로써 물성의 향상을 도모하고자 하였다. 냉각곡선 분석에 따른 Fe-Cr-C 3원계의 Eutectic line은 저Cr 영역에서 문헌값에 비해 저탄소 쪽으로 나타났다. Cr/C 비가 높아질수록 Mushy zone의 폭이 감소하여 Cr/C=7 이상에서는 양호한 주조성을 보이는 것으로 나타났다. 항절강도와 변형량은 아공정계에서, Cr/C 비가 높을수록 높은 값을 보였다. 탄화물이 증가할수록 마모율은 감소하는 것으로 나타났으나, 과공정계에서는 탄화물량 40%일 때 가장 낮게 나타났다. 경도 또한 과공정계에서 탄화물량이 40%일 때 최대값을 나타냈다. Thermo-Calc에 의한 상태도 계산 결과, V 첨가량이 증가함에 따라 공정조성은 점차 고탄소, 저온 영역으로 이동하였고, 공정반응 온도구간 또한 넓어지는 것으로 나타났다. 오스테나이트 상의 안정영역 또한 고탄소, 저온쪽으로 이동하는 것으로 나타났다. V을 첨가하면 M7C3보다 바나듐 첨가물이 먼저 정출하면서 이것이 M7C3탄화물의 핵으로 작용하게 되어 탄화물의 크기가 미세화되었다. 항절강도는 V 1.0wt%에서 최대를 보이며 변형량 또한 같은 경향을 나타냈다. V을 첨가하지 않은 경우에는 저탄소 저크롬 영역에서 가장 높은 강도를 보이나, V을 첨가하면, 저탄소 고크롬 영역에서 가장 높은 항절강도를 나타냈다. 바나듐을 첨가함에 따라 마모율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 바나듐 첨가량이 2wt%가 되면 오히려 마모율이 증가하였다. 다양한 탄소, 크롬 조성에 대해 바나듐 첨가에 따른 항절특성과 마모특성을 평가한 결과, 바나듐 첨가량이 1wt%까지는 금속상과 탄화물상을 모두 강화시켜 특성을 개선하지만, 그 이상이 되면 바나듐 탄화물이 초정으로 정출하면서, 오히려 특성을 열화시키는 것으로 판단되었다.

페라이트 기지 내열 구상흑연주철의 고온 안정성에 미치는 합금원소의 영향

최경환 인하대학교 대학원 일반대학원 2015 국내박사

페라이트 기지 내열 구상흑연주철은 규소(Silicon, Si)와 몰리브덴(Molybdenum, Mo)을 각각 4.0 ~ 6.0, 그리고 0.4 ~ 2.0wt% 함유한 주철로서 터보차저(Turbocharger)의 터빈 하우징(turbine housing)이나 배기 매니폴드(Exhaust manifold) 등 자동차 배기계 부품에 많이 사용되고 있다. 최근 전 세계적으로 강화되고 있는 자동차에 대한 환경규제 및 연비규제에 대응하기 위해 엔진의 배기가스 온도가 점차 상승하고 있고, 따라서 배기계 모듈 부품에 대한 내열성 또한 점차 높은 수준이 요구되고 있다. 이에 대응하기 위해 페라이트 기지 내열주철의 합금 설계 및 최적화를 통해 내열성을 향상시키기 위한 연구가 많이 진행되고 있는 상황이다. 한편 자동차 배기계와 같은 사용 환경에서 요구되는 물성은 다음과 같다; 내산화성, 조직의 안정성, 고온강도, 반복 가열냉각에 대한 저항성. 본 연구에서는 페라이트 기지 내열 구상흑연주철의 내열성 향상을 위해, 고온 안정성에 미치는 합금원소의 영향을 Si, Mo, Cu, V, Cr 등에 대하여 미세조직, 기계적 특성, 열팽창 특성, 고온산화 특성 측면에서 연구한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 페라이트 기지 내열 구상흑연주철의 미세조직은 페라이트, 공정 셀 경계에 정출된 공정 복합 탄화물, 결정립 내에 석출된 탄화물 및 흑연으로 이루어져 있다. 주방상태에서 일부 펄라이트가 공정탄화물 주위에 존재하였으나 930℃ 어닐링 처리에 의해 모두 제거할 수 있었다. Si 함량이 증가할수록 석출 탄화물의 수와 크기는 감소하고 Full ferrite 기지조직이 형성되었다. 상온에서는 취성이 증대하였으며 고온강도는 상승하였다. Si 함량의 증가에 따라 페라이트-오스테나이트 변태 시작온도와 열팽창계수가 증가하였다. 1,000℃에서의 성장량은 Si 6.0wt%에서 가장 작게 나타났는데, 이는 기지조직의 탄소 고용도 차이에 의한 탄소 이동의 영향으로 판단된다. 시편을 어닐링 처리하면, 변태영역으로 가열시 변태수축이 발견되지 않는데, 이는 어닐링 처리시 탄소 이동에 의한 흑연의 재분포가 일어났기 때문이다. Mo 함량이 증가할 때, 공정 탄화물의 크기가 증가하였고, 그 주변의 석출탄화물과 펄라이트의 양이 증가하였다. 어닐링 처리에 의해 펄라이트는 제거되었는데, 정출/석출 탄화물이 입자 조대화 효과에 의해 그 크기가 증가하였다. 페라이트-오스테나이트 변태시의 수축은 Mo 함량이 증가할수록 감소하였으며, 고온에서의 성장은 950℃와 1,000℃에서 서로 다른 양상을 나타냈다. Si 4.2~4.8wt% 수준에서 Si과 Mo 함량이 증가할수록 인장강도가 상승하였고, 페라이트-오스테나이트 변태온도 또한 상승하였다. 하지만, 0.81wt% 이상의 Mo 함량에서는 그 증가폭이 완만해졌다. 이는 0.81wt% 이상 첨가한 Mo은 기지조직에 고용되지 않고 정출상으로 존재하기 때문으로 판단된다. Cu 함량이 증가함에 따라 미세한 결정립이 증가하였는데, 이는 고용도 차이에 의해 기지조직으로부터 Cu가 석출되고 이것이 페라이트 결정립의 성장을 방해하였기 때문으로 사료된다. Cu 첨가에 따라 페라이트-오스테나이트 변태시의 수축이 보이지 않는데, 이는 Cu 석출물의 기지조직으로의 고용으로 인한 체적팽창과 계속되는 가열에 의한 팽창이 변태수축을 보상하기 때문으로 판단된다. Cr 첨가 시편을 오스테나이트 영역에서 냉각시킬 때 오스테나이트-페라이트 변태시의 변태온도는 냉각속도의 증가와 함께 낮은 온도 쪽으로 이동하였으며, 변태팽창량도 감소하였다. 오스테나이트 영역에서의 유지시간이 짧으면 변태팽창량이 약간 큰 것으로 나타났다. 이는 Cr 첨가에 의해 오스테나이트 영역에서의 탄소 확산속도가 감소하여 냉각변태시 펄라이트로의 변태가 많아졌기 때문이다. V 첨가에 의해 결정립 내 미세한 석출탄화물의 양이 증가하는데, 이는 페라이트 변태 도중 또는 이후에 석출된 것으로 보이며 이로 인하여 페라이트 결정립이 미세화되었다. 미세한 결정립은 상온 인장특성의 향상을 가져왔고, V 탄화물은 고온에서 안정하기 때문에 고온 인장강도를 상승시켰다. 하지만, V 산화물의 낮은 융점으로 인해 표면의 산화층이 부풀어 오르는 문제점이 있었다. V과 Cr을 복합 첨가하였을 때 주방상태에서 공정탄화물과 함께 펄라이트가 생성되었으나 어닐링 처리에 의해 분해되어 미세한 입내 석출물이 다수 존재하였다. 합금원소 첨가에 의해 페라이트-오스테나이트 변태과정에서의 변태온도와 체적변화를 모두 감소시켰다. 이는 많은 양의 탄화물로 인해 변태과정에서의 탄소이동을 감소시켰기 때문으로 판단된다. 600℃⇔1,000℃ 에서의 반복적인 가열냉각에 의한 성장 또한 SiMo-0.5V-0.7Cr에서 가장 작게 나타났는데, 고온에서 안정한 탄화물로 인한 것으로 사료된다. Cr 첨가에 의해 V 산화물에 의한 산화증량의 증가를 어느 정도 감소시킬 수 있었다. SiMo-0.5V-0.7Cr에 미량(0.3wt%)의 Ni을 첨가하여 고온강도의 상승 및 산화피막의 성장량 감소를 얻을 수 있었다.

高Cr 鑄鐵系 FCW로 HARDFACING한 Fe-Cr-C合金의 耐磨耗特性에 關한 硏究

배상득 성균관대학교 대학원 1995 국내석사

This study has been made of hardfacing layer on SS41 steel with high Cr iron flux cored wire(FCW) by flux cored arc welding (FCAW). Deposits were performed varying voltage, wire feed rate, electrode stickout etc. Hardfaced Fe-Cr-C alloys layer showed excellent wear resistance. Wear test was conducted using a rubber wheel abrasion in colundum as an abrasive. Wear performance was then correlated with deposit microstructure and wear parameters. A rotating wheel(70mm in dia.) was pressed against a polished surface of hardfaced Fe-Cr-C alloys layer under the constant test condition of 19.6N in wear load, 2.3㎧ in rotating speed and 1391.5m in wear distance, and that weight loss was measured to 0.001g. The results can be summarized as follows Welding conditions, welding voltage and current were found to affect the wear resistance significantly. The decreased voltage and current had beneficial effects on wear resistance. The wear resistance of hardfacing layer is three times higher than that of untreated base layer. The more amount of carbon and chromium in deposits, the higher volume fraction of the primary Cr carbides and macro vickers hardness (98N). The volume fraction of primary Cr carbides affected the wear resistance properties of deposits. Under the primary Cr carbide 30-35vol.% showed better wear resistance(Hv720) than any other range. And more increasing the proportion of primary Cr carbides was detrimental to wear resistance.

球狀黑鉛鑄鐵에 있어서 Cr添加 및 鑄物두께에 關한 硏究

김영주 弘益大學校 1988 국내석사

Cr 합금주철-주강의 원심구조 복합체 제조에 관한 연구

신현우 서울大學校 大學院 1989 국내석사

亞共晶Cr週鐵의 凝固特性에 貫한 硏究

이의권 전북대학교 대학원 1991 국내석사

This study aims to investigate the effects of vanadium (V) and titanium (Ti) and solidification rate on the morphologies of eutectic carbide, secondary carbide and the austenite retention in the matrix for hypo-eutectic chromium cast irons alloyed with 0% to 2.2%V or 0% to 0.6%Ti alloying elements, respectively. The specimens for unidirctional solidification were melted at 1500℃ and casted into an exothermic mold(30mm?x 70mm) placed on the water cooled copper chill, and were solidified unidirectionally. The results obtained in this study are as follows: 1. In the result of DTA, the start (T_ES) and end temperatures (T_EE) of eutectic reaction increase by the addition of V and Ti. In the case of V, the eutectic freezing range △T_E (△T_E=T_EE-T_ES) decreases because the TEE increased more than T_ES. 2. Orientation of eutectic cell and carbides appeared when the cooling rate is lower. But it disappeared when the cooling rate is higher and disappeared gradually with the addition of V and Ti, 3. With the increase of V and Ti contents, the structure of eutectic carbide became finer and the amount of eutectic carbide decreased, while the precipitation of second carbide increased. 4. In unidirectional solidified specimens, with the increase of V and Ti contents at chill face of the same distance, width of eutectic colony and the distance between eutectic carbides existing in the colony were smaller. Eutectic carbides in the matrix became uniform and indexes of non-uniformity of carbide decreased. 5. With the addition of in Ti and V, the retained austenite volume decreased and the hardness in the matrix increased because the volume of total carbides increased. 6. The morphologies of second carbides were changed from the bar to the finer granular shape as increase of V and Ti elements.