[KP핸드북] Ⅱ. 덕타일 주철관의 특징 - 1.정의및조직

  

덕타일 주철관 핸드북

Ⅱ.  덕타일 주철관의 특징

1.정의및조직

  철(鐵)과 탄소(炭素)의 합금계(合金系)에서 탄소량이 2%이하인 것을 강(鋼)이라 하고, 2%이상인 것을 주철이라 한다. 주철의 주요 성분은 표1에서 알 수 있는 바와같이 C, Si, Mn, P, S로 되어 있고, 덕타일 주철에는 Mg 또는 Ca 등의 흑연구상화(黑鉛球狀化) 원소(元素)가 미량(微量) 함유되어 있다.

  일반적으로 주철은 이들 성분의 함량과 용해조건, 냉각속도에 따라서 주조 조직이 변화하게 된다. 주철사에 있어서 가장 오랜 역사를 갖는 회주철은 일반적으로 ferrite나 pearlite 또는 이들이 혼재한 기지에 흑연이 편상으로 정출(晶出)해 있는 상태로서 파면(破面)이 회색(灰 色)을 띄는 주철을 말한다.

 

  여기서 ferrite는 상온에서 0.01%이하의 탄소가 고용상태(固溶狀 態)로 존재하는 철을 일컫는 것으로 대단히 질긴 성질을 가지며, pearlite는 철탄화물(鐵炭化物)인 cementite(Fe3C)와 ferrite가 층 상으로 집합한 조직으로 대단히 강한 성질을 갖는다.

  일반 회주철에 나타나는 흑연의 형상은 여러가지가 있으나 그림1의 (a)에서 보는 바와 같이 편상으로 되어 있는 것이 보통이다. 한편 구상흑연주철(nodular graphite cast iron 또는 spheroidal graphite cast iron)은 주철의 일종이나 용융 상태의 주철에 특수 원소를 첨가하므로서 주방 상태에서 흑연이 구상으로 정출하게 된 주철을 말하며, 회주철에서 볼 수 없는 좋은 강도와 높은 전연성(展 延性)을 가지므로 ductile 주철이라고도 한다. 

  덕타일 주철은 1948년 영국의 H. Morrogh와 W.J. Williams가 주철용탕에 Ce을 첨가하여 흑연이 구상화하는 것을 발견하므로서 세상에 나오게 되었다. 같은해 미국 A.P.Gagnebin은 Mg의 첨가로 덕타일 주철을 제조하는데 성공하였고, 그후 이에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 오늘날에는 Mg계 합금을 첨가하여 덕타일 주철을 제조하는 것이 보편화되어 있다. 

그림 1의 (b)와 (c)는 덕타일 주철의 현미경 조직 사진이다. 여기에서 그림(b)는 주방 상태의 조직으로 탄소의 일부가 구상으로 정출되어 있고 기지는 pearlite와 소량의 cementite로 되어 있으므로 매우 경한 성질을 가진다. 그러므로 다시 이것을 900℃가량의 높은 온도 에서 충분히 열처리한 다음 노냉하면 그림(c)에서 보는 바와 같이 기지 중의 철탄화물(cementite)이 완전히 분해하여 구상흑연과 ferrite로 됨을 알 수 있다. 특히 이러한 조직의 것을 ferrite 덕타일 주철이라고 부르며, 이는 강도와 연성이 높으므로 수도용 송배수관 으로 가장 많이 사용되고 있다.

 

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