생산 중 주물에 조악한 입자가 발생하는 원인

주조품의 거친 입자는 흔하지만 주조품의 기계적 특성과 사용 수명에 직접적인 영향을 미치는 바람직하지 않은 현상입니다. 거친 입자의 원인을 이해하는 것은 생산 공정을 최적화하고 주조 품질을 향상시키는 데 중요합니다. 다년간의 생산 관행과 관련 자료의 참조를 바탕으로 저자는 주물에서 거친 입자가 발생할 수 있는 원인을 여러 측면에서 탐구할 것입니다.

1. 합금 조성의 영향

• 과도한 탄소 함량: 주강품의 탄소 함량이 높으면 탄화물 석출이 발생하여 핵 생성 속도가 감소하고 결정립 성장이 가속화됩니다.
• 불충분한 합금 원소: 티타늄, 바나듐 등의 미량원소가 입자를 미세화하는데 도움을 줍니다. 이러한 요소가 부족하면 입자가 거칠어질 수 있습니다.
• 불순물의 영향: 황, 인 등의 불순물이 저융점 편석층을 형성하여 국부적인 입자 조대화를 초래합니다.

2. 부적절한 냉각 속도 제어

• 느린 냉각: 냉각 속도가 느리면 입자가 성장하는 데 더 많은 시간이 걸리므로 조직이 더 거칠어집니다.
• 고르지 않은 냉각 변화: 단면간 냉각속도의 차이로 인해 국부적인 조대입자가 발생할 수 있습니다.
• 결함이 있는 금형 설계: 금형의 열전도율이 고르지 않거나 금형 내 온도 조절이 부적절하면 냉각이 불균일해지는 데 간접적으로 영향을 줄 수 있습니다.

3. 과열 또는 녹는 시간의 연장

• 과도한 녹는점: 온도가 높을수록 입자 성장이 촉진되고 미량 원소가 연소되어 핵 생성 지점이 감소할 수 있습니다.
• 장기간의 보유 시간: 유지 기간을 연장하면 특히 충분한 교반 없이도 곡물이 더 많은 시간 성장할 수 있습니다.

4. 기타 주조 공정 문제

• 과도한 금형 예열 온도: 예열 온도가 높으면 냉각이 지연되어 입자가 거칠어집니다.
• 빠른 붓는 속도: 급격하게 주입하면 난류가 발생하여 핵생성이 감소되고 조대입자가 형성될 수 있습니다.
• 처리되지 않은 야금학적 결함: 개재물 및 가스 다공성은 유효 핵 생성 지점의 밀도를 감소시켜 입자를 조대하게 만듭니다.

5. 입자 정제 부족

• 곡물 정제업체의 부재: 붕소, 스트론튬, 망간 등의 원소는 입자를 효과적으로 미세화하는데, 부적절하거나 부적절하게 사용하면 입자가 거칠어질 수 있습니다.
• 불충분한 교반: 정련제의 분포가 불량하거나 용탕 내 입자 응집이 발생하면 결정립 미세화가 손상될 수 있습니다.

6. 부적절한 열처리

• 과도한 어닐링 온도 또는 지속 시간: 열처리시 결정립성장이 발생하며, 과처리시 결정립의 조대화를 악화시킨다.
• 제어되지 않는 급속 냉각 및 느린 가열: 냉각 및 가열속도가 잘 조절되지 않으면 알갱이가 비정상적으로 성장할 수 있습니다.

거친 입자의 원인에는 재료 구성, 공정 설계, 장비 및 운영 관행이 결합되어 있습니다. 이러한 문제를 해결하려면 신중한 분석과 단계별 제거가 필요합니다. 합금 조성 제어, 냉각 속도 최적화, 용융 온도 및 지속 시간의 정밀 관리, 더 나은 주조 공정 설계, 고급 결정립 미세화 기술 채택을 통해 조대한 결정립 형성을 효과적으로 최소화하여 주조의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.