주철, 무쇠의 종류와 용도 및 주철의 절삭 요령까지 알아보자

주철, 무쇠의 종류와 용도 및 주철의 절삭 요령까지 알아보자

주철(무쇠)는 자동차나 가정용품, 맨홀 등

다양한 용도로 널리 쓰이는 금속 재료입니다.

 

주철의 종류는 그 제조 방법과 처리에 의해서

나누어지므로 적절한 재료 선정과 가공에는

각각의 특징을 파악하는 것이 중요합니다.

이번 포스팅에서는,

주철의 종류와 각각의 특징,

주철의 절삭 가공의 포인트에 대해서 소개합니다.

 

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주철=절삭하기 쉽다라는 이미지가 있습니다만,

주철의 성질에 맞춘 공구의 선정과

절삭 조건의 설정이 중요합니다.

 

 

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주철(무쇠)란 어떤 것인가?

주철(무쇠)은 일반적으로 철을 재료로 한

주물 전반의 금속입니다.

 

산업상에서는 보다 명확히 정의되어 있는데

탄소가 "2.14~6.67%"의 비율로 포함하면서

규소와 철을 주성분으로 한 주조 금속을 말합니다.

주철의 용도는 다양하며 맨홀이나 수도관에도 사용되고 있습니다.

또 공업 용도에서는 기계 부품에도 폭넓게 사용되고 있습니다.

 

주철과 탄소강의 차이

탄소강은 주로"쇠"과 "탄소"로 구성됐으며 

주철의 차이점은 탄소 함유 비율만입니다.

탄소의 양이 크게 순서대로 다음과 같이 분류됩니다.

주철(2.14%이상)
강철(0.02%~2.14%)
준철(0.02%미만)

주철은 탄소 함유량이 많아 준 철에 비교해서

"경도"나 "내마모성"에 뛰어나지만,

디메리트로 인성이 낮은 점이 있습니다.

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〈 제조 방법의 차이 〉

주철	재료를 용해로에서 녹여 제조
탄소강	재료에 산소 등을 가하고 가열하여 탄소를 감소시켜 제조

〈 가공 방법의 차이 〉

주철	일반적으로 주조로 성형 (성형 후에 절삭 가공을 하는 경우도 있습니다)
탄소강	단조와 절삭 등이 일반적

〈 최종 제품의 차이 〉

주철	끈기가 없어" 얇은 형상"에는 부적합
탄소강	끈기가 있기 때문에" 얇은 형상"에 적합

 

주철(무쇠)의 종류와 용도에 대해 알아보자

주철에는 통상의 "주철"과 

첨가제나 특수 가공한 "강화한 주철"이 있습니다.

각각 탄소의 양과 첨가되는 

재료의 차이로 더 세분화되고 있습니다.

 

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통상의 주철

통상의 주철은 포함되고 있는 탄소의 상태로 

"회주철""백주철""얼룩 주철"의 3가지로 분류됩니다.

〈 통상의 주철의 종류 〉

회주철
백 주철
얼룩 주철

 

주철과 주강품:

주철에서는 성능을 안정화하기 위해

탄소 외에 규소를 첨가합니다.

 

탄소 및 규소의 함량이 많을수록 

또 냉각 속도가 늦을수록 조직 중에 

흑연을 분석하기 쉽습니다.

 

흑연을 분석한 주철을 광의의 회주철, 

세멘타이트만의 주철을 백 주철이라고 합니다.

회주철

회주철은 파단면이 쥐색인 무쇠입니다.

주철 중에서는 가장 일반적으로 널리 사용되고 있습니다.

회주철의 특징은 포함되고 있는 탄소가 

흑연 상태로 존재하고 있다는 점입니다.

 

녹인 주철을 천천히 식힘으로써 회주철이 됩니다.

회주철에는 흑연이 많이 들어 있어 

다른 철재료에 비해서 무르며 인장 강도도 작습니다.

 

내마모성이 뛰어난 것에서 슬라이딩 하는 기계 부품이나,

맨홀 등에 채용됩니다.

또 내열성의 높아 금속의 용해로나

자동차의 브레이크 디스크 등에도 많이 사용되고 있습니다.

 

FC200은 회주철을 그 특성의 차이에 의한 분류한 것으로 

JIS규격에 근거하여 설정되어 있습니다.

 

FC이후 3자리 숫자료의 인장 강도를 

나타내고 있습니다.

(FC200에 있으면 항장력이 200MPa이상)

JIS에서는 FC100·FC150·FC200·FC250·FC300·FC350의

 6가지 부류가 있으며 재료마다 특성이 다르기 때문에 

용도에 맞춘 것을 선정할 필요가 있습니다.

 

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백 주철

백 주철은 파단 면이 하얀 주철입니다.

백 주철은 녹인 주철을 급속 냉각함으로써 

세멘타이트로 불리는 흰 결정이 생성됩니다.

세멘타이트를 포함한 백 주철은 내마모성이 높으며, 

부식하기 어려운 특징이 있습니다.

 

그래서"내마모성"이나 "내식성"이 

요구되는 부품에 사용되고 있습니다.

얼룩 주철

얼룩 주철은 "회주철"과 "백 주철"이 

드문드문 섞인 주철입니다.

 

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강화 주철

강화 주철은 특정 특성을 강화하기 때문에

첨가물을 가하거나 열 처리 등을 첨가한 재료입니다.

엄밀히 정의되지 않은 것도 많은데

이 포스팅에서는 다음의 4개로 분류하고 소개합니다.

 

 

강 주철

강 주철은 회 주철보다 강도가 뛰어난 주철의 총칭으로,

고급 주철이라고 불립니다.

FC300(항장력 300MPa이상)보다 수치가 

큰 것이 강인한 주철로 분류됩니다.

구상 흑연 주철

구상 흑연 주철은 주철에 포함되는

흑연을 구상화한 것으로, 주철에 마그네슘,

세륨을 첨가하여 생성하고 있습니다.

(구상 흑연 주철이나 구상 흑연 주철이라고도 불립니다)

회주철은 강도가 낮은 많습니다만, 

구상 흑연 주철은 응력이 집중되는 흑연을 구상화함으로써 

그 결점을 극복하고 있습니다.

인성에 뛰어나기 때문에 자동차 부품이나 

수도관 등에 채용되었습니다.

 

가단주철

가단주철은 백 주철을 열 처리한 것으로 회 주철의 약점인

"강도"을 강화한 주철입니다.

열 처리의 차이 때문에 

"백심 가단 주철"

"흑심 가단 주철"

"펄라이트 가단주철"으로 분류되며

각각 인성이나 강도가 다릅니다.

 

이들은 구상 흑연 주철과 마찬가지로 강도가 필요한 

자동차 부품과 철관 이음 등에 채용되었습니다.

 

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합금 주철

합금 주철은 "기계적 성질""내열성""내 부식성"을 

향상시키기 위해서 특수한 원소를 추가한 주철의 총칭입니다.

첨가하는 원소는 니켈 크롬 몰리브덴 등이 있고, 

동과 티탄 등이 첨가되기도 합니다.

합금 주철은 주철이 많이 쓰이고 있는 자동차 부품 중에서도, 

캠 샤프트와 브레이크 드럼 등 부하가 걸리는 부품에 채용되었습니다.

 

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주철의 절삭 가공의 포인트

주조 후의 주철의 가공은 절삭 가공이 일반적입니다.

주철을 가공할 때의 포인트에 대해서 해설합니다.

 

주철은 절삭하기 쉽다

주철 중에서도 자주 이용되는 "회 주철"은

흑연을 담고 있어 분단되기 쉬운 것이 특징입니다.

또한 흑연을 윤활제로 작용하기 때문에 

철로에 비해서 절삭 저항이 작고 

절삭시의 열도 발생하기 어렵기 때문에 

절삭 가공하기 쉬운 재료입니다.

주철은 공구의 파손이 일어나기 쉽다

주철은 전체적으로 경도가 높아

적절한 공구를 선정하지 않으면

공구가 파손되어 큰 파장을 일으킬 가능성이 있습니다.

특히 경사각이 크다고 부족이 발생하기 쉽기 때문에, 

경사각이 작은 칼날을 선정하는 것이 중요합니다.

또 공구 재질도 비교적 경도가 높은 것을 선택할 필요가 있습니다.

 

 

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주철은 드라이 가공이 일반적

주철을 절삭시에는 주철 가루의 배출성이 많아

절삭시의 열도 발생하기 어려우니

냉각제를 사용하지 않는 드라이 가공이 일반적입니다.

한편 절삭시의 먼지를 막기 위해 

절삭유를 사용하여 가공을 하는 경우도 있습니다.

절삭유를 사용할 경우에는 젖은 주철 가루가

가공 구멍이나 기계 안에 막히는 일이 있기 때문에 주의가 필요합니다.

 

설비나 주변의 청소도 드라이 가공보다 귀찮을지도 모릅니다.

 

 

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