옳은 선택 연성이 있는 철 주물 등급은 하나의 중앙 절충안으로 귀결됩니다. 연성 대 강도 . 부품이 충격을 흡수해야 하거나, 하중이 가해졌을 때 구부러지거나, 쉽게 기계 가공이 필요한 경우 다음과 같이 강도는 낮고 연신율은 높은 등급을 선택하십시오. 60-40-18 . 부품이 높은 정하중을 견뎌야 하고 충격 하중에 대한 걱정 없이 마모되어야 하는 경우 다음과 같은 고강도 등급을 선택하십시오. 100-70-03 또는 120-90-02 . 대부분의 일반 엔지니어링 응용 분야(전통적으로 연강을 사용하는 종류)의 경우 65-45-12 기본 시작점입니다.
ASTM A536에 따른 등급 선택은 인장 강도(ksi), 항복 강도(ksi) 및 연신율의 세 가지 숫자 명명 시스템에 따라 결정됩니다. 특정 응용 분야에서 이러한 각 숫자가 의미하는 바를 이해하는 것은 과도한 엔지니어링(필요하지 않은 강도에 대한 비용 지불)과 과소 엔지니어링(서비스에 실패할 등급 지정)을 모두 피하는 열쇠입니다.
ASTM A536은 연성주철에 대한 미국 표준 사양이며 최소 인장 강도(천 psi), 최소 항복 강도(천 psi) 및 최소 연신율의 세 부분으로 구성된 숫자를 사용하여 각 등급을 정의합니다. 예를 들어, 등급 65-45-12는 인장 강도 65ksi(448MPa), 항복 강도 45ksi(310MPa) 및 연신율 12%를 의미합니다.
연성주철이 일반 회주철과 다르게 거동하는 이유는 미세구조 때문입니다. ASTM A536에 따른 연성철의 특징은 용융 중에 마그네슘이나 세륨을 첨가하여 얻은 구상 흑연 미세 구조입니다. 회주철에서 발견되는 날카로운 편상 흑연이 아닌 이 둥근 구상 흑연 모양은 응력 집중과 균열 발생을 최소화합니다. 이는 연성 철에 이름과 같은 연성 및 내충격성을 부여하는 것입니다.
ASTM A536은 표준 등급 제품군을 정의하며 각각 강도와 연성의 균형을 다르게 유지합니다.
| 등급 | 인장 강도(최소) | 항복 강도(최소) | 신장(분) |
|---|---|---|---|
| 60-40-18 | 60,000psi(414MPa) | 40,000psi(276MPa) | 18% |
| 65-45-12 | 65,000psi(448MPa) | 45,000psi(310MPa) | 12% |
| 80-55-06 | 80,000psi(552MPa) | 55,000psi(379MPa) | 6.0% |
| 100-70-03 | 100,000psi(689MPa) | 70,000psi(483MPa) | 3.0% |
| 120-90-02 | 120,000psi(827MPa) | 90,000psi(621MPa) | 2.0% |
또한 특수 용도를 위한 2차 등급 그룹(60-42-10, 70-50-05 및 80-60-03)도 있습니다. 이는 표준 등급보다 더 구체적인 요구 사항이 있는 프로젝트에 대해 약간 다른 강도-연성 균형을 제공합니다.
60-40-18 등급은 높은 연신율과 충격 인성을 제공하는 완전 페라이트 매트릭스 덕분에 최대 연성, 우수한 가공성 및 저온 인성을 보유합니다. 이 등급은 일반적으로 그 특성을 달성하기 위해 완전한 페라이트화 어닐링이 필요합니다. 충격 하중을 받거나 저온 서비스를 받거나 가공성이 원시 강도보다 우선시되는 부품에 대한 자연스러운 선택입니다.
ASTM A536 등급 65-45-12는 연성철 제품군의 주력 제품이며 연강 제조를 연성철 주조로 전환할 때 대부분의 설계자가 선택하는 합금입니다. 그 이유는 인장 강도 및 항복 강도가 연강의 강도와 매우 유사하기 때문입니다. 이 등급은 일반적으로 추가 열처리 없이 주조로 사용할 수 있어 생산 비용을 제어하는 데 도움이 됩니다.
응용 분야에 더 높은 강도와 함께 적당한 연성 및 충격 저항이 필요한 경우 등급 80-55-06이 강력한 후보입니다. 65-45-12와 마찬가지로 일반적으로 주조된 상태로 공급될 수 있으며, 연성 하위 등급과 단단하고 덜 관용적인 고강도 등급 사이의 유용한 중간 지점을 제공합니다.
100-70-03과 같은 고강도 등급은 주로 펄라이트 매트릭스를 사용하여 신장률을 낮추는 대신 강도와 내마모성을 제공합니다. 등급 120-90-02는 특수 크롬 백주철만큼 내마모성은 아니지만 매우 높은 강도와 내마모성을 보유합니다. 이러한 최상급 등급은 일반적으로 지정된 특성에 도달하기 위해 담금질 및 템퍼링, 정규화 및 템퍼링 또는 등온 열처리가 필요하며 연성이 부차적인 관심사인 고하중 부품에 가장 적합합니다.
열처리 요구 사항은 제품군에 따라 크게 다르며 생산 리드 타임과 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.
| 등급 | 필수 열처리 |
|---|---|
| 60-40-18 | 전체 페라이트화 어닐링 |
| 65-45-12 | 그대로(처리가 필요하지 않음) |
| 80-55-06 | 그대로(처리가 필요하지 않음) |
| 100-70-03 | 담금질 및 템퍼링, 정규화 및 템퍼링 또는 등온 처리 |
| 120-90-02 | 담금질 및 템퍼링, 정규화 및 템퍼링 또는 등온 처리 |
100-70-03과 같은 열처리 등급보다 65-45-12 또는 80-55-06과 같은 주조 등급을 선택하면 비용과 리드 타임을 모두 크게 줄일 수 있습니다. 적용 분야에서 고강도 등급의 성능을 엄격하게 요구하지 않는 경우 고려해 볼 가치가 있습니다.
연성철 충격 특성은 미세 구조에 따라 다르며 표준 ASTM A536 등급은 기본적으로 충격 요구 사항을 지정하지 않습니다. 충격 테스트는 엔지니어링 설계에 필요한 경우 별도의 ISO 1083 표준을 따릅니다. 저온 또는 고충격 응용 분야의 경우 연신율이 더 높은 완전 페라이트 등급을 특별히 요청할 가치가 있습니다. 왜냐하면 미세 구조의 펄라이트 함량이 낮기 때문에(일반적으로 15% 미만) 재료가 -20°C에서 12줄과 같은 까다로운 충격 기준을 충족할 수 있기 때문입니다.
귀하의 응용 분야에 추운 기후, 충격 하중 또는 안전에 중요한 충격 저항이 포함되는 경우 표준 등급 지정이 자동으로 적용된다고 가정하기보다는 주조소에 이 요구 사항을 명시적으로 표시하십시오.
등급을 확정하기 전에 우선 연성주철이 적합한 재료 계열인지 확인하는 것이 좋습니다. 연성주철은 강도, 연성, 비용 및 주조성 사이의 탁월한 균형을 제공하므로 구조적 및 동적 구성 요소에 매우 적합합니다. 이에 비해 회주철은 저렴하지만 부서지기 쉽고 동적 또는 충격 부하 응용 분야에 적합하지 않은 반면, 탄소강은 강도와 용접성이 더 높지만 주조하기 어렵고 기계 가공 비용이 더 높습니다.
또한 연성철은 흑연 미세 구조 덕분에 탁월한 진동 및 음향 감쇠 특성을 나타내며 동적 응용 분야에서 종종 강철보다 성능이 뛰어납니다. 이는 진동 제어가 원시 강도만큼 중요한 기어박스, 플라이휠 및 기계 하우징과 같은 구성 요소에 대한 중요한 고려 사항입니다.
ASTM A536 연성철 스팬 기계, 밸브, 트럭, 철도 부품, 기어박스 및 플라이휠의 일반적인 응용 분야는 이 등급 제품군이 산업 전반에 걸쳐 얼마나 광범위하게 확장되는지를 반영합니다. 처음부터 등급을 올바르게 선택한다는 것은 전체 서비스 수명 동안 안정적으로 작동하는 구성 요소와 부하가 걸려 조기에 고장이 나거나 생산에 필요한 것보다 더 많은 비용이 드는 구성 요소 사이의 차이를 의미합니다.
