회주철에 대한 미량원소의 영향

Ce : 회주철의 조직에 Ce가 미치는 영향은 S의 양과 직접 관계된다. 예를 들어 S가 0.01% 들어있는 회주철에 Ce가 0.01% 첨가될 경우 첨가되지 않은 경우보다 6℉ 높은 온도에서 공정응고가 일어나며 접종효과를 나타내어 A형 흑연이 나타나게 된다. 그러나 Ce를 0.05% 첨가할 경우 반대로 62℉ 낮은 온도에서 공정응고가 일어나게 되며 조직은 불균일한 상태의 구상흑연과 백선조직이 나타나게 된다. 또한 CeO 0.5%에 S0.02%를 첨가하였을 경우 Ce가 전부 CeS가 되면서 강한 접종효과를 가지게 되어 공정응고는 14℉ 높은 온도엣 일어나고 조대한 A형 흑연이 생성하게 된다. 이는 생성된 CeS가 접종효과를 가지기 때문이다. 그러나 앞의 Ce 0.05% 경우처럼 S와 반응하지 않은 채 남은 free Ce은 Ce이 용탕에 비교적 불용성인 상태에서 응고시 성장하는 공정셀의 표면에 모여서 성장억제를 일으키고 그 결과 과냉과 백선화를 조장하게 된다.

공정셀의 수는 CeS의 증가에 따라 핵생성 속도가 커져서 증가하게 된다.

그림1은 Ce : S의 비의 변화에 따르는 조직의 변화를 나타낸다. 그림 1-a의 base iron(S=0.01%)에서는 조대한 D형 흑연 상태이나 1-b에서 Ce를 0.01% 첨가했을 경우 D형 흑연은 없어지고 A형 흑연이 나타났다. 그러나 Ce를 0.03% 첨가했을 경우 준구형 흑연의 불균일한 분포와 함께 완전한 백선조직이 되었다.(1-c). 여기에 0.01%S를 첨가하면 백선조직은 조대한 A형 흑연 조직으로 바뀐다.(1-d). Ce와 S의 양이 증가함에 따라 흑연의 조직은 점점 미세하게 된다(1-e, f).

 Te : Te은 회주철에서 과냉과 백선을 현저하게 증가시킨다. 0.01% Te은 심한 과냉을 일

으켜서 공정셀의 성장에 대한 큰 억제효과를 내는 것으로 알려져 있다. 백선화 경향에 대

한 Te의 영향은 S보다 16배 크다. 0.02% Te의 첨가는 완전한 백선조직을 만든다. 미량이 첨가되었을 경우에는 모서리 부위에 백선이 생기거나 조직내부에 그물모양의 흑연이 생기게 된다. Te는 장입재에 함유되었거나 Te를 함유하는 도형재에 의해 들어가게 된다. 때때로 Te는 회주철의 흑연형태를 CV 흑연이나 구상흑연이 되게 하기도 한다.

 

Se : 회주철에 Se의 첨가는 과냉과 공정셀수를 증가시킨다. 미량의 Se의 첨가는 흑연을 조대하게 하고 CV흑연을 만들 수 있다. 그러나 Se의 양이 증가함에 따라 흑연은 그물모양

의 조직이 생기게된다. Se는 Te와 비슷한 영향을 가지나 Te보다 영향력이 적으며 Se의 영향은 수소의 존재하에서 더 심해진다고 알려져 있다.

 

B : 회주철에서 성장억제의 영향을 나타낸다. B의 첨가가 증가함에 따라 과냉도가 증가하여 공정응고를 낮은 온도로 이동시키게 된다. B의 첨가는 공정셀수와 칠깊이를 증가시키며 0.2%까지 용탕중에 존재할 때에 조직은 100% 모틀(mottle)이 된다. 그림2는 B의 첨가량에 따르는 회주철의 조직의 변화를 나타내고 있다.

 그림2에서 base iron의 조직은 훼라이트 기지조직에 미세한 A형 및 D형 흑연의 혼합으로 되어 있다(2-a). B가 첨가됨에 따라 흑연은 다소 조대해져서 B0.20%에서는 흑연 flake가 장미모양의 덩어리를 형성하며 기지조직은 펄라이트로 바뀌어진다. 덩어리 형태의 탄화물이 각각의 흑연 덩어리 주위를 둘러싸고 기지조직 전체를 통해서 연속적인 셀경계네트윅 (ell boundary network)을 형성하게 된다.

 N₂: N₂는 공정셀의 성장억제에 다소 영향을 미치며 또한 기지조직에서 펄라이트의 안정성을 증가시킨다. 그림3에서 회주철에 N₂를 첨가했을 때 훼라이트 기지조직에서 100% 펄라이트로 바뀌고 흑연이 조대화됨을 보여주고 있다.

 그림4에서 N₂를 첨가하지 않았을 때 base iron은 (4-a)기지조직이 100% 훼라이트에 A형 흑연이다. 그림 4-b에서 N₂로 용탕을 처리하였을 때 기지조직은 펄라이트가 되고 흑연 flake는 더 짧고, 더 두껍고, 더 구부러진 형태가 됨을 나타내고 있다. N₂의 첨가에 의하여 공정셀의 성장속도가 느려지므로 흑연의 형상이 조대화된다. N₂의 첨가에 따라 공정셀의 수는 증가한다.

 

Bi : Bi는 N₂와 비슷한 성장억제 효과 가지나 흑연조직에 대해서는 다른 영향을 가진다. 그림5에서 Bi를 첨가하지 않았을 때 base iron은 80% 훼라이트 기지조직에 D형 흑연을 나타낸다. Bi 첨가량이 증가함에 따라 흑연은 미세화되고 약간의 그물모양의 흑연과 끝이 거미모양으로 구부러진 흑연 flake가 나타난다. 또한 기지조직은 펄라이트가 증가하게 된다. Bi첨가에 따라 공정셀의 성장억제로 인하여 과냉을 증가시켜 칠깊이를 증가시키며 공정셀수도 증가하게 된다.