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희토류원소를 이용한 주철의 고강도화

전문가 제언: ○ 주철은 3.0~4.0%C의 조성을 갖는 Fe-C합금으로 자동차부품, 산업기계, 수도용 주철관, 공예품 등 다양한 용도에 이용되어 공업적으로 중요한 소재일 뿐 만 아니라 종류에 따라서는 기능의 고도화에 의하여 선단재료로서 주목되고 있다.

○ 주철은 정출하고 있는 흑연의 조직형태에 따라 여러 종류로 분류되나 흑연이 편상(flake)으로 석출한 회주철(grey cast iron)과 구상으로 된 구상흑연주철(nodular cast iron)이 가장 많이 이용되며, 최근에는 편상과 구상의 중간상태인 CV흑연주철(Compacted Vermicular Graphite Cast Iron)이 자동차 부품이나 방진재료로 보급되기 시작하고 있다.

○ 공업용 소재로서 주철의 최대 수요부문인 자동차의 경량화 추세에 따라 자동차용 주조부품의 박육화가 요구되고 있는데 예를 들어 20톤 화물차의 경우 실린더 불록의 중량은 약 380kg에 달하여 이들 부품의 박육화는 자동차의 경량화에 크게 기여한다.

○ 주조부품의 박육화에는 고강도화가 전제되어야 하나 고강도화는 경도도의 상승을 수반하므로 절삭가공성이 불량하게 되어 가공비가 높아지는 문제가 있다. 따라서 가공성을 유지하면서 강도를 높이는 것이 주철의 고기능화에 있어서 중요한 과제가 되고 있다.

○ 주조 시에 칠(chill)화 시키지 않고 경도상승을 억제하면서 인장강도를 높이는 방법으로서 희토류원소(RE)를 첨가하면 RE황화물의 형성으로 공정응고에서 흑연의 정출이 촉진되므로 칠화의 경향이 강한 구상흑연주철에서도 Cu, Mn등의 첨가로 고강도화가 가능함이 확인되고 있다.

○ 국내의 주철산업은 3D산업으로 인식되고 있는데다 저렴한 중국제품의 수입으로 경쟁력이 약화되어 사양화하는 경향이 있으나 일본의 경우에는 주철의 고기능화를 통하여 연간 약 580만 톤을 생산하여 자동차(51%), 기계장치(26%) 등에 적용하고 있다. 우리나라의 경우도 작업환경의 개선과 함께 신기술개발을 통한 주철공업의 고도화가 요망된다.

저자: Hiroshi Horie
자료유형: 학술정보