구상흑연주철의 미세조직에 미치는 Nb미량첨가의 영향

초록

구상흑연주철의 품질향상을 위해서는 우선적으로 bulk의 미세조직제어에 의한 고인성 ,고강도화가 요구된다. 구상흑연주철이 가질 수 있는 기지의 미세조직중 Bull's-eye의 구조는 구상화된 흑연, 흑연을 감싸고 있는 연성의 훼라이트, 기지조직(pearlite)에 의하여 그성질이 좌우된다. 특히, 구상흑연주철의 강인화 및 고특성화를 위하여 미세조직적인 제어가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 흑연의 구상화율, 크기 , 갯수 그리고 ferrite/pearlite비율, pearlite의 미세화 등 미세조직적인 요소와 기계적 성질 변화에 미치는 Nb첨가의 영향을 조사하였다. 주철 장입재 30㎏을 1550℃에서 고주파용해 후 구상화처리제를 래들에 장입한 후 1480∼1500℃온도범위에서 주탕하였다. 이때 구상화처리 온도는 동일하게 1410∼1450℃를 유지하였고 처리시간은 2∼3분 정도를 유지하였다. 흑연구상화 처리 후 Fe-Si를 이용하여 1390∼1420℃의 온도범위에서 접종하였다. 또한 Fe-Nb을 각 설계함량에 따라 구상흑연주철 용탕 내부에 첨가한 후 1350∼1380℃의 온도에서 주형에 신속히 용탕을 주입하였다. 이때 주형은 Y-블럭형태로 제조한 CO2주형이며, 냉각속도를 달리하기 위하여 주형의 크기변화와 Chill을 사용하였다. Nb첨가시 동일한 냉각속도하에서 단위면적당 흑연노듈수는 증가하였으며, Pearlite의 lamellar spacing은 감소하는것으로 나타났다. 또한 Nb 첨가에 따라 라멜라 구조는 변질된 상태가 보임을 관찰할 수 있었으며, Ferrite양은 증가하는 경향을 보였다. 인장특성과 파괴연신율 및 샤피 충격특성은 Nb미량 첨가시 우수한 성향을 나타내었다.