회주철, 닥타일주철(GC/FC, GCD/FCD) 차이

헷갈려서 공부한 겸 정리하는 글.

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합금은 금속 + 다른 원소(금속 또는 비금속) 한 가지 이상을 첨가하여 얻은 화합물로, 금속의 성질을 가지는 것이다. 다양한 금속 결합을 통해 기존 금속이 지니고 있던 단점을 보완하고 물질의 중요한 물리, 화학적 특성을 향상시키거나 가격을 낮추기 위함이 주목적이다.

철에 크롬, 니켈을 첨가해 철의 부식이 쉬운 결점을 제거하고 강도는 향상시킨 스테인레스 강 등을 예로 들 수 있다.

내마모성, 내열성, 내식성 등 향상시키고자 하는 성질에 따라 그 용도에 적합한 합금원소를 첨가해야 한다.

#주철(CAST IRON)

철(iron)에 가장 영향을 많이 주는 원소는 탄소(C). 그래서 탄소 함유량을 기준으로 철을 분류할 수 있는데 크게

크게 순철, 강, 주철으로 나눌 수 있다.

순철(pure iron)은 불순물을 포함하지 않은 순도 100%의 순수한 철을 뜻하고 용광로에서 철광석(iron ore)을 녹여 나온 선철(pig iron)에 포함된 불순물(탄소, 질소, 규소, 인, 황 등)을 제거하여 만든다. 그러나 불순물을 완전히 제거하는 것은 어렵기 때문에 일반적으로 순철은 다른 철에 비해 순도가 아주 높은 철.

탄소함유량이 2% 이하인 철을 '강'(Steel)이고,(0.02%~2.11%) 그 이상을 함유한 걸 '주철'(Cast iron)이라고 한다. (일반적으로 3.0~4.5%의 탄소량을 지님)

자료-http://fgg-web.fgg.uni-lj.si/~/pmoze/ESDEP/master/wg01b/l0300.htm

2% 이상의 탄소를 함유한 철인 주철은 약 1,150℃에서 녹으므로 (순수 철의 녹는점이 1530℃) 순철이나 강에 비해 용융점이 낮아 주물*(casting)을 만들기 쉬우나 압연성, 단조성이 없는 것이 결점.

(*주물: 융해된 금속을 주형 속에 넣고 응고시켜서 원하는 모양의 금속제품으로 만드는 일, 또는 그 제품. )

주철에도 여러 종류가 있으나 가장 많이 쓰이는 주철은 회주철과 구상흑연주철.

 

#회주철(Gray Iron Casting)

회주철은 용해로에서 주물용 선철, 고철 등을 배합, 용해하여 제조하며, 파단면이 회색이어서 회주철이라 한다. 

화학성분은 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S)의 철의 5성분을 기본으로 하고 용도에 따라 구리(Cu)나 크롬(Cr)등의 합금을 첨가한다.

기계적 성질은 인장강도가 250~300N/㎟ , 경도는 브린넬경도(HB) 150~250정도이다. 가격에 비해 내마모성, 강성이 좋아 기계의 본체 부품으로 널리 사용되고 있다.

#구상흑연 주철(Ductile Iron Casting)

구상흑연 주철은 탄소가 구상형태로 되어있는 주철이다. 닥타일(Ductile)이라고도 불린다. ductile은 잡아 늘일 수 있는, 연성이 있는 이라는 뜻. 

흑연의 결정이 구상적으로 독립되어 있어 흑연조직이 파괴되는 경우가 적기 때문에 인장력이 높다.

회주철(좌), 닥타일주철(우)미세조직 /사진-www.iron-foundry.com

(회주철의 약점인 인장강도(회주철 최대 300~350N/㎟)를 합금첨가량에 따라 400~800㎟까지 올릴 수 있다.)

 

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#KS, JIS 규격 (GC/FC, GCD/FCD)

같은 재질이라도 KS(한국), JIS(일본), DIN(독일),ASTM(미국) 등 국가 및 규격에 따라 다르게 표기한다.

우리나라에선 보통 KS나 JIS 규격을 쓰므로 이 두가지에 대해서만 정리했다.

이중 주철로 많이 쓰이는 회주철과 닥타일은 각각 KS로 GC~, GCD~로 표기한다. 일본 JIS규격으론 FC, FCD.

	KS(현)	KS(구)	JIS(현)	JIS(구)	인장강도(N/mm^2) ~이상
Gray Iron Casting (회주철)	GC100	GC10	FC100	FC10	100
	GC150	GC15	FC150	FC15	150
	GC200	GC20	FC200	FC20	200
	GC250	GC25	FC250	FC25	250
	GC300	GC30	FC300	FC30	300
	GC350	GC35	FC350	FC35	350
Ductile Iron Casting (구상흑연 주철)	GCD400	GCD40	FCD400	FC40	400
	GCD450	GCD45	FCD450	FC45	450
	GCD500	GCD50	FCD500	FC50	500
	GCD600	GCD60	FCD600	FC60	600
	GCD700	GCD70	FCD700	FC70	700
	GCD800	GCD80	FCD800	FC80	800

뒤에 붙는 숫자는 인장강도(tensile strength)를 뜻하는데 이전엔 단위를 kgf/mm2로 써서 FC30, FCD60등으로 표시하였으나 지금은 ISO 단위인 N/mm2를 써서 GC300, FC300 등으로 표시한다. (1kgf/mm2 = 9.8N/mm2)

 FC, FCD의 뒤 숫자가 클수록(예: FC250보다 FC300이) 기계적 성질이 커진다.

 

다음엔 스테인레스강에 대해 정리해야지