Kim, Ho-Kyung;Park, Jin-Ho;Yang, Kyoung-Tak;Choi, Deok-Ho
Journal of the Korean Society of Safety
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v.21
no.4
s.76
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pp.19-24
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2006
Fatigue crack propagation tests for the brake disc cast iron were conducted for investigating fatigue crack propagation rate(da/dN), crack propagation path and fracture toughness($K_c$) of the material. The threshold stress intensity factor range, ${\Delta}K_{th}$, was found to be about $6MPa{\sqrt{m}}$ at the stress ratio of R = 0.1. Also, fracture toughness value was determined to be $24.7MPa{\sqrt{m}}$. Irregular fatigue fracture surfaces were observed, indicating that fatigue crack growth occurred at the interface between randomly scattered flak graphite and ferrite, where the interfacial strength was relatively weak.
This study has been performed to investigate into some effects of power density and traverse speed of laser beam on optical microstructure, hardness and wear characteristics of gray cast iron treated by laser surface hardening technique. Optical micrograph has shown that large martensite and a small amount of retained austenite appear in outermost surface layer with fine martensite in inside hardened zone. Hardness measurements have revealed that the range of maximun hardness value is $Hv=650{\pm}15$ and as the power density increases and the traverse speed decreses, the depth of hardened zone increases due to as increase in input power density. Wear test has exhibited that wear rasistance of laser surface hardened specimen is superier compared to that of untreated specimen under the condition of same load at a given sliding distance, showing that absorption results of an wxidized substance due to a heavy abrasion appear in untreated specimen. The amount of weight loss of laser surface hardened specimen with respect to sliding distance at a given load decreses with increasing traverse speed at a given power density and with increasing power density at a given traverse speed.
The effects of risering design and alloying element on the formation of defects such as external depression, primary and secondary shrinkage cavity in gray cast iron were investigated. Two types of risering design for the cylindrically step-wise specimen, No. 1(progressive solidification) and No. 2(directional solidification) risering designs, were prepared and five different alloy compositions were casted. In the No. 1 risering design, external depression or primary shrinkage cavity due to liquid contraction was observed in all the specimens from ISO 150 to ISO 350. The primary shrinkage cavity was located right under the top surface or connected to the top surface, and was characterized by smooth surface. Its size increased with an increase in ISO number. However, neither secondary shrinkage cavity nor swollen surface was observed in all the castings. In the No.2 risering design, neither primary shrinkage cavity nor secondary shrinkage cavity was observed in all the specimens due to proper risering design. A swollen surface was also not observed in all the castings with the application of pep-set mold.
The effects of thickness, base element and inoculants on the number of eutectic cells and chill depth of gray cast iron plate casting were investigated. Meanwhile the number of eutectic cells increased by inoculation, chill depth decreased. The former decreased and the latter increased by holding the melt at the temperature range between 1,450 and $1,500^{\circ}C$. The former was more for the thinner casting with the thickness of 5 mm than the other. The result of thermal analysis coincided well with the change of macrostructure. The former increased and the latter decreased with the increased contents of carbon, silicon and the silicon content by inoculation. The former decreased and the latter increased with increased manganese content. The performance of the Superseed Extra was the best among 5 inoculants.
Gray cast iron with a high damping capacity has been used for controlling the vibration and noise in various mechanical structures. Nevertheless, its usage has been often restricted due to its poor tensile strength. Therefore, it is necessary to improve tensile strength at the expense of a loss in damping capacity. This study is aimed at finding the best combination of tensile strength and damping capacity by varying austempering time and temperature range from $320^{\circ}C$ to $380^{\circ}C$ after austenization at $900^{\circ}C$ for 1hr. The effect of austempering condition on hardness and the volume fraction of retained austenite is investigated as well. The results obtained are summarized as follows : (1) With an increase in austempering temperature, both tensile strength and hardness decrease while damping capacity improves. (2) Austempering at $350^{\circ}C$, resulting in a mixture of upper and lower bainite with partially retained austenite, exhibits the optimum combination of tensile strength and damping capacity.
There are some problems when weld gray cast iron which is used well in automobile industry with auto MIG welding. the problems are followed like this 1) Occurrence of porosity and hardening organization. 2) Occurrence of crack due to lower elongation of gray cast iron when restraint stress works on. 3) Occurrence of porosity and unstable bead shape due to unstable arc under low current MIG welding.. especially there is a restraint on chemical composition of weld metal because the weldment demands more than 570Hv hardness. so it is hard to use Fe-Ni wire to prevent cracks occured on weldment and new welding method is needed to resolve that problems. This study shows how to prevent porosity and cracks occurring when weld gray cast iron trimming die and shows a new welding method for press die of gray cast iron
Grey cast iron containing a small amount of Cu and Mo to improve the effect of heat treatment and microstructure were cast and them austenitized. After austenitizing the specimens of castings were austempered at 250$^{\circ}C$, 300$^{\circ}C$ and 350$^{\circ}C$. The effects of matrix structures on mechanical properties and fracture characteristics at the different austempering temperature were investigated. Tensile strength, hardness and impact toughness of austempered grey cast iron showed maximum valve 359 MPa, 321 HB, 3.9 CVN respectively at the lowest austempering temperature, 250$^{\circ}C$. $K_{IC}$ of gref cast iron at a austempering temperature, 250$^{\circ}C$, showed maximum 44 MPa.$m^{1/2}$ even though the amount of retained austenite in it is only 16%. This mainly comes from the refinement of the retained austenite. Quasi-cleavage pattern with a little fit of fibrous pattern was shown on the fractured surface of austempered grey cast iron at all of the temperatures tested.
The effect of processing and designing variables such as pouring temperature(1400 or $1500^{\circ}C$), inoculation and risering design(T and H type) on the formation of defects such as external depression, primary and secondary shrinkage cavities in GC150 gray cast iron was investigated. In T type risering design, external depression or primary shrinkage cavity due to liquid contraction was formed in all of the eight cases. Regardless of its modulus value, the riser could not function properly in T type risering design because directional solidification was not promoted toward the riser. On the other hand, the four cases of H type risering design in which thermal sleeves were set onto the risers produced defect-free castings. In both types of the risering designs, secondary shrinkage cavity caused by solidification contraction was not observed in the casting because of the expansion pressure due to graphite precipitation and the application of rigid pep-set mold. The degree of external depression or primary shrinkage cavity was reduced with lowered pouring temperature. The effect of inoculation was diminished because of the high carbon equivalent of GC 150 gray cast iron.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.5
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pp.1071-1082
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1988
Surface rolling is one of the micro plastic processes which yields local deformation of surface, and improves surface roughness, hardness and fatigue strength. With the use of gray cast iron (GC 30) as material for experiment, the changes in surface roughness were investigated. A number of previous theses were refered to the effects of surface rolling for this study. With the use of steel ball of excellent in surface roughness and hardness, and with the applied force 20Kgf, surface rolling was performed. The summary of the experiment is as follows: (1) With the fixed applied force 20Kgf and the ball of 8.726mm in diameter, surface roughness was found to be the most excellent. (2) Increase in hardness was most prominent in the first rolling, but less effective in the succeeding rolling. (3) Reduction on diameter was affected by the previous process before rolling, and about 70 to 90% of reduction was made in the first rolling.
Flake graphite cast irons with the high damping capacity have been used for the control of vibration and noise occuring in the members of various mechanical structures under vibrating conditions. However, the damping capacity which is morphological characteristics of graphite is one of the important factors in reducing the vibration and noise, but hardly any work has deal with this problem. Therefore, the authors have examined the damping capacity of various cast irons with alloying elements and studied the influences of the matrix, mechanical properties and morphological characteristics of graphite. The main results obtained are as follows: Effects of Ni on the damping capacities and mechanical properties are investigated in 3.9%C-0.3% Cu gray cast iron. At 0.2% Ni content, specific damping capacity showed the maximum value, and decreased with further increase in Ni content, Graphite continuity also showed same behavior. This indicates that the specific damping capacity has a close relation with graphite continuity. On the other hand, the damping capacity in pearlite matrix showed superior to that in ferrite. In contrast, with increasing the Ni content, both tensile strength and hardness increased due to the decrease of graphite length and eutectic cell size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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