주물 재료 101

금속 주조에 대한 간단한 안내서

  • 금속 주조 공정은 제조에 사용되는 7,000년 이상의 역사를 가지고 있습니다. 이것은 용융 금속을 원하는 모양의 중공 캐비티를 포함하는 금형에 붓는 과정으로 정의됩니다.
  • 금속 주조는 금형 설계의 기본 특성에 따라 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 즉, 소모성 몰드 및 영구 몰드 주물. 패턴 재료에 따라 그룹으로 더 세분화할 수 있습니다.
  • 고도로 엔지니어링된 주물은 자동차, 트럭, 항공우주, 기차, 광산 및 건설 장비, 유정, 가전제품, 파이프, 소화전, 풍력 터빈, 원자력 발전소, 의료 기기, 방위 제품, 장난감 및 더.

회주철은 산업 제조에서 가장 자주 사용되는 주조 재료 중 하나입니다. 주조 공급 시장의 많은 부분을 차지하는 강력하고 다재다능한 물질입니다. 회주철은 쉽게 기계로 가공할 수 있고, 파괴적인 방법을 사용하지 않고 품질을 테스트할 수 있으며, 특정 응용 분야 요구 사항을 충족하도록 공식화되며 대량 생산 시 비용 효율적입니다.

주강은 뛰어난 마모, 충격 또는 무거운 하중을 받는 부품에 적합한 견고한 주조 재료입니다. 수성 환경에서의 내식성 및 고온과 관련된 응용 분야에 유용합니다. 강철은 부식이나 내열성을 더욱 향상시키기 위해 종종 크롬, 철 및 니켈과 혼합됩니다.

알루미늄 주조의 가장 중요한 이점 중 하나는 다른 주조 합금보다 더 많은 표면 마감 옵션으로 더 가벼운 부품을 생성한다는 것입니다. 또한 주조 알루미늄은 다재다능하고 내부식성이 있으며 얇은 벽으로 높은 치수 안정성을 유지하며 거의 모든 산업 분야에서 사용할 수 있습니다.

주조 구리 합금은 인장 및 압축 강도가 높고 금속 대 금속 접촉 시 우수한 마모 품질을 가지며 기계 가공이 용이하며 열 및 전기 전도성이 우수하고 내식성이 높아 제품 성능을 극대화할 수 있습니다. 미술 분야에서 가장 많이 사용됩니다.

주조 재료를 선택할 때 고려해야 할 사항


특정 프로젝트에 적합한 캐스트 및 몰드 재료를 선택하는 것은 중요한 문제가 될 수 있습니다. 캐스팅 결정을 내릴 때 고려해야 할 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.

이러한 요소는 구성 요소를 주조하는 데 사용할 수 있는 가능한 금속 합금 세트를 결정합니다. 가장 적절한 합금의 식별은 이 초기 단계에서도 사용 가능한 주조 공정 중 일부를 배제할 수도 있습니다. 예를 들어 주조된 스테인리스강 또는 주철 중 하나가 가장 적절한 합금으로 결정되면 다이 캐스팅의 사용이 금지됩니다.

또한 디자이너는 선택할 적절한 재료와 관련된 다른 매개변수 내에서 작업해야 합니다. 여기에는 재료 비용, 제조 비용, 최종 제품 무게, 제품 크기, 선택한 재료가 유지할 수 있는 온도 범위가 포함될 수 있습니다.

주철은 다양한 양의 규소 및 망간 및 미량의 황 및 인과 같은 불순물과 함께 탄소 함량이 2~4%인 철-탄소 합금 그룹입니다. 그 유용성은 상대적으로 낮은 용융 온도에서 비롯됩니다. 합금 성분은 파단 시 색상에 영향을 미칩니다. 백색 주철에는 균열이 똑바로 통과할 수 있도록 하는 탄화물 불순물이 있고, 회주철에는 통과하는 균열을 편향시키고 재료가 파손될 때 수많은 새로운 균열을 시작하는 흑연 플레이크가 있으며, 연성 주철은 구형입니다. 균열이 더 진행되는 것을 막는 흑연 "결절".

조회를 요청하다

주철

강철과 주철은 모두 미량의 탄소를 함유하고 비슷해 보이지만 두 금속 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 강철에는 2% 미만의 탄소가 포함되어 있어 최종 제품이 단일 미세 결정 구조로 응고될 수 있습니다. 주철의 탄소 함량이 높다는 것은 주철이 불균일 합금으로 응고된다는 것을 의미하므로 재료에 하나 이상의 미세 결정 구조가 존재합니다.

회색 철 금속이 파단되면 흑연 플레이크를 따라 파단이 발생하여 파쇄된 금속 표면에 회색이 나타납니다. 회주철이라는 이름은 이러한 특성에서 비롯됩니다.
회주철은 다른 형태의 주철만큼 연성이 없으며 인장 강도도 낮습니다. 그러나 더 나은 열 전도체이며 더 높은 수준의 진동 감쇠가 있습니다. 강철보다 20~25배 더 높고 다른 모든 주철보다 우수한 감쇠 용량을 가지고 있습니다. 회주철은 또한 다른 주철보다 기계 가공이 쉽고 내마모성으로 인해 가장 많은 양의 주철 제품 중 하나입니다.
백철 백철이 전단되면 흑연이 없기 때문에 파단면이 하얗게 보입니다. 세멘타이트 미세결정질 구조는 단단하고 부서지기 쉽고 높은 압축강도와 우수한 내마모성을 가지고 있습니다. 특정 특수 응용 분야에서는 제품 표면에 백철을 사용하는 것이 바람직합니다. 이것은 금형의 일부를 만들기 위해 우수한 열 전도체를 사용하여 달성할 수 있습니다. 이렇게 하면 특정 영역에서 용융 금속에서 열을 빠르게 빼내고 나머지 주물은 더 느린 속도로 냉각됩니다.
백색 철의 가장 인기 있는 등급 중 하나는 Ni-경질 철입니다. 크롬 및 니켈 합금의 추가는 이 제품에 낮은 충격, 슬라이딩 마모 적용을 위한 탁월한 특성을 제공합니다.
가단성 철 백철은 열처리 과정을 통해 가단성 철로 추가 가공할 수 있습니다. 가열 및 냉각 프로그램을 확장하면 탄화철 분자가 분해되어 유리 흑연 분자가 철로 방출됩니다. 다양한 냉각 속도와 합금의 추가로 미정질 구조의 가단성 철이 생성됩니다.
구상흑연주철(Ductile iron) 연성 철 또는 구상 철은 합금에 마그네슘을 첨가하여 특별한 특성을 얻습니다. 마그네슘의 존재는 흑연이 회주철 플레이크와 반대되는 회전 타원체 형태로 형성되도록 합니다. 구성 제어는 제조 공정에서 매우 중요합니다. 황 및 산소와 같은 소량의 불순물이 마그네슘과 반응하여 흑연 분자의 모양에 영향을 줍니다. 다양한 등급의 연성 철은 흑연 회전 타원체 주위의 미세 결정 구조를 조작하여 형성됩니다. 이는 주조 공정을 통해 또는 하류 처리 단계로서 열처리를 통해 달성됩니다.

강철

주강의 화학적 조성은 성능 특성에 상당한 영향을 미치며 종종 강을 분류하거나 표준 명칭을 지정하는 데 사용됩니다. 주강은 탄소 주강과 합금 주강의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

  • 탄소 주강은 탄소 함량에 따라 분류할 수 있습니다. 저탄소 주강(0.2% 탄소)은 비교적 부드럽고 쉽게 열처리되지 않습니다. 중간 탄소 주강(0.2-0.5% 탄소)은 다소 단단하고 열처리에 의해 강화될 수 있습니다. 고탄소 주강(0.5% 탄소)은 최대 경도와 내마모성이 요구될 때 사용됩니다.
  • Alloy steel is categorized as either low or high-alloy. Low-alloy cast steel (≤ 8% alloy content) behaves similarly to normal carbon steel, but with higher hardenability. High-alloy cast steel (> 8% alloy content) is designed to produce a specific property, such as corrosion resistance, heat resistance, or wear resistance.
조회를 요청하다

합금강(스테인리스강 포함)

비철 합금은 가공성이 우수하고 대부분 철계열보다 가볍지만 많은 가혹한 응용 분야에 필요한 강도와 인성이 없습니다.

Common high-alloy steels include stainless steel (> 10.5% chromium) and Hadfield’s manganese steel (11–15% manganese). The addition of chromium, which forms a passivation layer of chromium oxide when exposed to oxygen, gives stainless steel excellent corrosion resistance. The manganese content in Hadfield’s steel provides high strength and resistance to abrasion upon hard working.

304 Ni 함량이 8% 이상인 오스테나이트계 스테인리스강, 식품 등급 합금은 가정용 및 상업용으로 스테인리스강 부품을 주조하는 데 사용할 수 있습니다. 가장 널리 사용되는 스테인리스 강 주물 재료입니다. 304 스테인리스 스틸 주물은 공기가 덜 부식되는 환경에서 사용할 수 있습니다.
316 또한 Ni 함량이 10% 이상인 오스테나이트계 스테인리스강. Ni 함량이 높기 때문에 316 스테인리스 강 주물은 304 스테인리스 강 주물보다 내식성이 우수합니다. 이러한 스테인리스 스틸 주물은 상대적으로 가혹한 공기 조건 또는 화학 물질과 접촉해야 하는 해양 환경에 더 적합합니다.
304L / 316L 기계적 특성은 304 및 316 재료의 특성에 가깝습니다. L은 탄소 함량이 낮아 재료를 더 연성으로 만들고 용접 성능이 좋으며 내식성이 더 안정적임을 나타냅니다. 가격은 같은 등급의 재료보다 높습니다.
410 & 416 시리즈 400은 고강도, 우수한 가공 성능 및 높은 열처리 경도가 특징인 마르텐사이트 스테인리스강에 속하며 Ni를 함유하지 않아 내식성이 약합니다.
17-4 PH 17-4는 Ni 함량이 3%-5%이고 내식성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스강에 속합니다. 스테인리스강 시리즈 중 강도가 가장 높아 변형이 잘 일어나지 않는 제품 및 부품에 주로 사용됩니다.
2205 듀플렉스 스테인레스 스틸 2205는 22% 크롬, 2.5% 몰리브덴 및 4.5% 니켈-질소로 구성된 복합 스테인레스 스틸입니다. 고강도, 우수한 충격 인성 및 응력 부식에 대한 전체 및 국부 저항이 우수합니다.

알류미늄

알루미늄 주조의 가장 중요한 이점 중 하나는 다른 주조 합금보다 더 많은 표면 마감 옵션으로 더 가벼운 부품을 생성한다는 것입니다. 물론 재료가 가공 및 절단이 쉽기 때문에 많은 엔지니어들이 선택합니다. 또한 주조 알루미늄은 다목적이며 부식에 강합니다. 얇은 벽으로 높은 치수 안정성을 유지하며 거의 모든 산업 분야에서 사용할 수 있습니다.

조회를 요청하다

알루미늄 합금

1에서 8까지 번호가 매겨진 8가지 다른 알루미늄 합금이 있습니다. 처음 세 숫자는 알루미늄이 결합된 합금을 나타냅니다. 주조 합금의 경우 세 번째와 네 번째 자리 사이에 소수점이 있고 네 번째 숫자는 제품의 형태를 나타냅니다. 추가 지표로 각 합금에는 균열, 부식, 마무리 및 접합 번호가 1에서 5까지 부여되며 1은 최고, 5는 최악입니다. 1000 시리즈 합금은 모든 카테고리에서 1 등급을, 시리즈 8000은 모든 카테고리에서 5 등급을 받았습니다.

1000 시리즈 1000 시리즈는 알루미늄 함량이 99%인 가장 순수한 합금입니다. 부드럽고 연성으로 작업성이 우수합니다. 1000 시리즈는 천천히 경화되기 때문에 극한의 성형에도 견딜 수 있습니다. 그것은 쉽게 용접 가능하고 가공 중에 잘 수행됩니다.
2000 시리즈 2000 시리즈는 2% ~ 10%의 구리를 함유한 구리와 기타 원소를 소량 첨가한 합금입니다. 구리는 알루미늄의 강도와 경도를 향상시키지만 연성과 내식성을 감소시킵니다. 시리즈 2000은 용접이 어렵지만 열처리가 가능합니다.
3000 시리즈 시리즈 3000의 주요 합금 원소는 망간입니다. 망간과 알루미늄의 조합은 내식성이 좋지만 적당히 강합니다. 열처리된 비보강 알루미늄 합금입니다. 시리즈 3000의 주요 이점은 저밀도, 우수한 가소성 및 용접성, 내식성, 연성 및 매우 매끄러운 마감 표면입니다.
4000 시리즈 4000 시리즈는 실리콘과 합금되어 합금에 낮은 융점을 제공하고 유동성을 향상시킵니다. 용융 상태에서 성형하기 쉽기 때문에 가장 인기 있는 주조 합금 중 하나입니다. 4000 시리즈는 용접 및 브레이징 필러로 사용됩니다.
5000 시리즈 5000 시리즈는 마그네슘과 합금하여 탁월한 인장 강도와 성형성을 제공합니다. 용접성이 높은 고강도 판금 및 판금으로 분류됩니다. 판금 응용 분야에서 5000 시리즈를 선호하는 이유는 산 및 알칼리 부식에 대한 내성 때문입니다. 이러한 특성으로 인해 5000 시리즈는 가혹한 적대적인 환경에 적응할 수 있습니다.
6000 시리즈 6000 시리즈는 마그네슘 및 실리콘과 합금하여 합금 강도, 기계적 특성 및 내식성을 제공합니다. 6000 시리즈의 일부 버전은 6000 시리즈의 특성을 향상시키기 위해 4000 및 5000 시리즈와 결합됩니다. 6000 시리즈의 가공에는 복잡하고 고가인 전문화된 첨단 장비가 필요합니다. 내식성과 산화성이 우수할 뿐만 아니라 코팅 및 처리가 용이하고 작업성이 우수합니다.
7000 시리즈 7000 시리즈 알루미늄 합금은 강도 계수가 산업 등급 A3 강철의 2/3인 합금 중 가장 강력하고 탄력적입니다. 7000 시리즈는 높은 경도로 인해 내마모성, 기계적 특성 및 양극 반응이 우수합니다. 항공기 부품과 같이 큰 응력을 견뎌야 하는 부품을 주조하는 데 이상적입니다. 아연은 7000 알루미늄의 합금으로 모스 척도에서 아연의 경도는 알루미늄과 같지만 경도를 높이는 데 도움이 됩니다.
8000 시리즈 8000 시리즈의 주요 합금은 주석과 소량의 구리 및 니켈입니다. 강도는 낮지만 가공성과 내마모성이 우수한 합금입니다. 8000 시리즈의 합금 구성은 생산되는 제품이 어떻게 사용되는지에 따라 달라집니다. 그 구성은 금속의 온도 성능, 밀도 및 강성을 결정합니다.

구리

주조 구리 합금은 인장 및 압축 강도가 높고 금속 대 금속 접촉 시 우수한 마모 품질을 가지며 기계 가공이 용이하며 열 및 전기 전도성이 우수하고 내식성이 높아 제품 성능을 극대화할 수 있습니다. 미술 분야에서 가장 많이 사용됩니다.

주조하기 쉽고 성공적인 사용의 오랜 역사를 가지고 있으며 다양한 출처에서 쉽게 구할 수 있고 다양한 물리적 및 기계적 특성을 달성할 수 있고 쉽게 기계가공, 납땜, 납땜, 광택 또는 도금이 가능하기 때문입니다.

조회를 요청하다

구리 합금 주조

순수한 구리는 주조하기가 극히 어렵고 표면 균열, 다공성 문제 및 내부 공동의 형성에 취약합니다. 구리의 주조 특성은 베릴륨, 규소, 니켈, 주석, 아연, 크롬 및 은을 포함한 소량의 원소를 첨가하여 향상시킬 수 있습니다.

주조 구리 합금은 베어링, 부싱, 기어, 피팅, 밸브 본체 및 화학 처리 산업의 기타 부품과 같은 응용 분야에 사용됩니다. 이 합금은 모래, 쉘, 매몰, 영구 주형, 화학 모래, 원심 및 다이 캐스팅과 같은 다양한 유형의 주조에 부어집니다.

황동 황동은 아연이 주요 합금 첨가물인 구리 합금입니다.
황동에는 특정 양의 납, 주석, 망간 및 규소가 포함될 수도 있습니다.
구리-주석-(납)-아연 합금의 아연 함량이 낮을수록 구리와 유사하거나 "빨간색"으로 나타납니다.
브론즈 "청동"이라는 용어는 원래 주석이 주요 합금 원소인 합금을 지칭했습니다.
주석 청동은 우수한 내식성, 비교적 높은 강도 및 우수한 내마모성을 제공합니다. 슬리브 베어링에 사용되며 특히 강철에 대해 잘 마모됩니다.
모넬/큐프로니켈 니켈-주석 청동은 특히 수성 매체에서 적당한 강도와 매우 우수한 내식성을 특징으로 합니다. 이 제품군의 한 제품인 C94700은 75ksi(517MPa)의 일반적인 인장 강도로 시효 경화될 수 있습니다. 내마모성이 특히 좋습니다. 주석 청동과 마찬가지로 니켈 주석 청동은 베어링에 사용되지만 이러한 다용도 합금은 밸브 및 펌프 구성 요소, 기어, 시프터 포크 및 회로 차단기 부품으로 더 자주 사용됩니다.