• 한국주조공학회지
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• 제43권6호
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• pp.279-285
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• 2023

본 연구에서는 임계간 온도 범위에서 열처리한 구상흑연주철의 열처리 온도에 따른 물성 예측을 위해, 인장강도 450 MPa 급 구상흑연주철을 다양한 온도에서 열처리한 후 공냉하여 물성 예측에 필요한 미세조직을 분석하고 브리넬 경도를 측정하였다. 임계간 온도 구간에서 열처리 온도가 증가할수록 구상흑연주철 내 페라이트 분율은 감소함과 동시에 펄라이트 분율은 증가하였으나, 흑연 구상화율 및 구상흑연입수는 주방상태에서 측정된 값과 유사하였다. 열처리한 구상흑연주철의 브리넬 경도는 열처리 온도가 증가할수록 점점 증가하였다. 측정된 합금 조성 및 각 안정상의 분율, 그리고 문헌에 알려진 구상흑연주철의 브리넬 경도 예측 모델을 활용하여 열처리 온도 별 구상흑연주철의 경도 값을 계산해 본 결과, 측정값과 매우 유사한 값을 얻을 수 있었다. 또한 열역학 계산을 통해 예측된 상분율을 활용하여 정확한 경도 예측이 가능할지 확인해보기 위해, 열처리 온도 별로 구상흑연주철 내 흑연, 페라이트 및 오스테나이트의 부피를 계산한 후, 이를 면적으로 변환하여 동일한 구상흑연주철의 경도 예측 모델에 적용하였다. 이렇게 열역학 계산과 경도 예측 모델을 동시에 활용하여 계산된 구상흑연주철의 경도 값은 실제 측정한 브리넬 경도 대비 최대 27의 오차 범위 내에서 유사한 값을 나타내었다.

• 동력기계공학회지
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• 제17권4호
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• pp.109-114
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• 2013

In this study, the microstructure, mechanical properties and high temperature oxidation characteristics of HiSiMo and HiSiMoM ductile iron for exhaust manifold were investigated. The HiSiMoM ductile iron was developed by optimization of alloying element addition and casting design. The exhaust manifold prototype was fabricated using the HiSiMoM iron and this resulted in the weight saving of 0.73kg. The microstructures of the HiSiMo and HiSiMoM irons were similar each other and graphite nodularity was 89% and 93% respectively. Tensile strengths of them were 663.5 and 674.4 MPa and Brinell hardness were 235.3 and 243.9 respectively. Both irons showed parabolic weight gain behavior in high temperature oxidation atmosphere. Oxidation layer was divided into external and internal layers. The weight gain of the HiSiMoM iron was lower than that of the HiSiMo iron after isothermal oxidation test at $900^{\circ}C$. This should be rationalized by higher Si enrichment at the interface of the matrix and internal layer of the HiSiMoM iron.

• 한국주조공학회지
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• 제41권5호
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• pp.411-418
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• 2021

Ni 혹은 Cu 첨가에 따른 고규소 고용강화 페라이트계 구상흑연주철의 기계적 성질과 미세조직 변화를 실험적으로 확인하기 위해, Ni 및 Cu 투입량을 3.0wt% 이내 그리고 0.9wt% 이내에서 조절하여 시편단위 사형주조를 진행하였다. 실험 결과 고용강화 페라이트계 구상흑연주철 내 Ni 혹은 Cu 함량이 증가하면 합금 내 강도 특성과 경도가 증가하였고 연성은 감소하였다. 한편, 합금 내 Ni 및 Cu 함량이 비슷한 경우, Ni이 포함된 고용강화 페라이트계 구상흑연주철보다 Cu가 포함된 합금이 더 높은 펄라이트 분율을 나타내었다. Ni이 포함된 고용강화 페라이트계 구상흑연주철의 미세조직에 미치는 기계적 성질의 경우에는 펄라이트 분율이 10% 이내 일 때 강도, 경도, 연신율이 우수하였으나, 펄라이트 분율이 10% 이상 증가할 경우 급격한 연신율 감소를 나타내었다. 한편, Cu가 첨가된 고용강화 페라이트계 구상흑연주철의 경우에는 펄라이트 분율 증가에 따라 강도와 경도는 점점 증가하였으며 연신율은 점점 감소하는것을 확인하였다. 고용강화 페라이트계 구상흑연주철 내 첨가원소에 따른 이러한 미세조직과 기계적 성질 차이는 Cu 대비 Ni의 낮은 펄라이트 안정화 효과와 첨가원소 함량에 따른 기지상 강화효과 차이가 복합적으로 작용하였기 때문으로 판단된다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권6호
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• pp.97-104
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• 2011

Modified C95600 bronze contains Fe component of 0.7 weight percentage besides Cu-7Al-2.5Si composition. The shape of centrifugal cast is a circular pipe with thick wall. Specimens machined from the centrifugal cast were quenched in oil after isothermal holding at a given heat treatment temperature in the range of $700{\sim}900^{\circ}C$. Mechanical properties and structural morphology are depended on the quenching heat treatment temperature regardless of isothermal holding time. Tensile strength or Brinell hardness is increased with increasing heat treatment temperature. The microstructure caused by quenching contains mixing phases of ${\alpha}+{\beta}'+FeSi+{\kappa}$ which martensite of ${\beta}'$ phase has been transformed from ${\beta}$ phase. Effect of isothermal holding temperature on mechanical properties in case of quenching heat treatment attributes to the change of volume fraction of ${\beta}'$ on the structural morphology. Mechanical characteristics of specimen, initially quenched from $850^{\circ}C$, and then tempered at $500^{\circ}C$, does not show an obvious softening indication, because disappearance of ${\beta}'$ during tempering process can be compensated by precipitation of brittle phase ${\gamma}$.

• 한국주조공학회지
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• 제42권6호
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• pp.337-346
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• 2022

본 연구에서는 Al-7Si-(0.3~0.5)Mg-(0~0.5)Cu 합금의 용체화 처리 조건 최적화를 위해 545℃ 온도 조건에서 최대 7시간까지 용체화 처리를 수행한 후 광학현미경 및 FE-SEM을 활용한 미세조직 관찰 및 브리넬 경도 측정을 수행하였다. 합금 내 공정 Si 상은 용체화 처리 초반 3시간 동안 급격한 조대화 현상을 나타내었으며, 이후에는 용체화 처리가 진행되어도 Si 상 크기는 크게 변화하지 않았다. 한편 공정 Si 상의 구상화의 경우, 용체화 처리 시간이 7시간에 도달할 때 까지 지속적으로 진행되었다. Cu가 첨가된 합금의 주방상태에서는 Q-Al₅Cu₂Mg₈Si₆ 상과 θ-Al₂Cu 상이 확인되었으나, 545℃에서 3시간 동안 진행된 용체화 처리 이후에는 모두 분해되었다. 주방상태에서 확인된 π-Al₈FeMg₃Si 상은 5시간의 용체화 처리 이후에 사라지거나(0.3wt%Mg) 혹은 7시간의 용체화 처리 이후에도 존재(0.5wt%Mg)하였다. 초정 α상 내 Mg 및 Cu 함량은 용체화 처리 시간이 5시간에 도달할 때 까지 증가하였으며, 이는 Mg 및 Cu를 함유한 금속간 화합물의 용체화 시간에 따른 분해 거동과 일치하였다. Al-7Si-Mg-Cu 합금의 용체화 처리 과정에서 확인한 미세조직 변화를 종합적으로 고려할 때, 본 연구에서 다룬 합금의 석출강화 효과 극대화를 위해서는 545℃ 조건에서 최소 5시간의 용체화 처리가 필요한 것으로 판단되며, 용체화 처리 조건 별로 측정된 브리넬 경도 데이터로부터 동일한 최적 용체화 처리 조건을 도출할 수 있었다.