회주철에서 합금 원소의 역할

1. 망간과 유황
Generally speaking, sulfur is a harmful element. But for gray cast iron, a small amount of sulfur plays a very important role in the refinement of graphite core and cocrystal groups. Therefore, the sulfur content in gray cast iron should not be less than 0.06%, and it is best to keep between 0.06% and 0.08%. If the sulfur content is too high (>0.18퍼센트 ), 모든 종류의 해로운 효과가 나타나 캐스팅의 품질을 손상시킵니다.
유황은 화학 활성이 강한 원소입니다. 주철의 망간 함량이 매우 낮을 때 황과 철은 화합물 FeS(융점 1193도)를 생성하고 철과 탄소(탄소 0.17% , 황 31.7% , 나머지는 철, 융점 975도 )와 저융점 공결정을 형성합니다.
FeS는 철 용액에 완전히 용해될 수 있습니다. 철이 응고될 때, 오스테나이트 및 탄화 고용체 내의 황 또는 FeS는 매우 적고, 나머지 액상에서 점차적으로 농축되고, 최종적으로 황화물의 형태로 석출되며, 주철의 황 함량이 0.02%일 때, 독립적인 황화물이 나타날 수 있습니다.
회주철에서 황과 망간의 친화력은 철보다 훨씬 크며 MnS의 형성은 다음 반응식에서 설명하는 반응에서 우세합니다.
Mn + FeS MnS + Fe
MnS의 융점은 1620도입니다. 회주철에서 MnS는 작고 무해한 청회색 개재물로서 금속 매트릭스에 산포되어 있으며 주철의 가공 성능을 향상시키고 공구 수명을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
회주철에서 MnS와 FeS는 상호 용해될 수 있으므로 복합 황화물(MnFe) S의 망간과 황의 양은 가변적입니다. 황과 산소는 또한 상호 용해될 수 있으므로 회주철에서 황화물 상황은 매우 복잡하며 결과 화합물은 FexMnySvOw로 표시될 수 있으며 여기서 x, y, v 및 W 값은 주철의 특정 조건에 따라 변경됩니다.
최근 몇 년간 정량적 금속 조직 분석에 의한 연구에 따르면 1cm3의 회주철에 MnS 및 (MnFe)S 개재물이 약 4,300만개 존재하고 개재물의 크기는 2~23마이크로입니다. 개재물의 총량은 주철 중량의 0.01% 미만입니다.
FeS 또는 3원계 공결정에 황이 존재하면 응고 과정에서 공결정 블록의 계면에서 액상으로 편석되어 공결정기의 성장을 방해하고 공결정 응고의 과냉각을 증가시켜 주철의 백구 경향을 증가시킨다. 응고 후, 공결정 그룹의 경계에 있는 FeS 또는 3원 공결정은 주철의 기계적 특성을 낮추고 취성을 크게 만듭니다. 이것이 유황의 해로운 영향입니다.
충분한 양의 망간이 주철에 추가되어 FeS 생성을 억제하고 미세하고 분산된 황화물 개재물을 형성하는 경우 황은 흑연의 핵 생성 및 성장에 긍정적이고 유익한 역할을 합니다. 결과 주철 작은 결정은 작고 흑연은 유형 A이며 흰색 입이 없습니다. 흑연 시트의 모양을 만족스럽게 만들기 위해서는 회주철의 최소 황 함량이 0.06% 이어야 합니다. 유황 함량이 이 값보다 낮고 주철에서 흑연 시트의 분포가 나쁘고 백구가 쉽게 생성됩니다.
회주철에서 망간의 주요 역할은 황을 억제하고 FeS 형성을 억제하는 것입니다. 망간과 황의 원자량 비율이 1.71이기 때문입니다. 주철에서 형성된 망간과 황의 MnS 당량비는 1.71입니다. Mangn은 평형보다 높으며,