주철의 특성 및 종류

이번 시간에는 전산응용기계제도기능사 필기시험에 출제되는 주철의 특성과 종류에 대해서 알아보려고 합니다.

1. 주철의 특성과 종류

1) 주철의 특성

    가) 용융점이 낮고 유동성이 좋다.

    나) 주조성이 우수하다.

    다) 내마모성, 내식성이 우수하다.

    라) 가격이 저렴하다.

    마) 인장강도보다 압축강도가 크다.

    바) 마찰저항이 우수하고, 절삭성이 쉽다.

    사) 잘 녹슬지 않고, 도색이 좋다.

   

2) 주철의 종류

    가) 보통 주철 : 보통 주철은 회주철의 대표적 주철로 인장 강도가 10~20㎏/mm2 정도로 기계 가공성이 좋고 값이 싼 것이 특징이며 일반 기계, 부품 기계 구조물의 몸체 등의 재료로 사용된다.

    나) 고급 주철 : 편상 흑연 주철 중에서 인장강도가 25㎏/mm2 이상의 주철로 조직이 펄라이트로 펄라이트 주철이라 한다.

    다) 미하나이트 주철 : 접종을 이용해 만드는 주철로 바탕이 펄라이트이고 흑연이 미세하게 분포되어 있어 인장강도가 35~45㎏/mm2 정도이며 담금질이 가능해 내마멸성이 요구되는 공작기계의 안내면과 강도를 요하는 기관의 실린더에 사용된다.

    라) 구상흑연 주철 : 주철은 편상 흑연 때문에 연성이 나쁘고 메지다. 그리고 편상흑연은 열처리를 오래 해야 하는데 결점이 있다. 이것에 대해 융융상태에서 흑연을 구상화로 석출 시킨 것이 구상 흑연 주철로 Ce, Mg을 첨가하거나 그 밖의 특수한 용선처리를 해서 흑연을 구상화한다. 구상흑연주철은 조직에 따라 페라이트형, 펄라이트형, 시멘타이트형으로 분류한다.

    마) 칠드 주철 : 보통 주철에 반해 규소가 적은 용선에 적당량의 망간을 주입해서 금형에 주입하면 금형에 접촉된 부분은 급랭되어 백주철이 된다. 이를 칠드 주철 또는 냉경 주철이라 한다.

    바) 가단 주철 : 회주철은 주조성이 좋으나 취약하여 거의 연신율이 없는데 이 결점을 보충한 것이 가단 주철이다. 먼저 백주철의 주물을 만든 후 장시간 열처리하여 탈단과 시멘타이트 흑연화에 의하여 연성을 가지게 한 것이다. 종류로는 흑심가단주철, 백심가단주철, 펄라이트주철, 특수가단주출이 있다.

    사) 내열 주철 : 주철 중에 내산화성, 내성장성 및 고온 강도를 개선한 주철이다.

    아) 내산 주철 : 14%의 Si가 첨가되어 내산성을 향상한 주철로 듀리련이 있다.

 

3) 철-탄소계 상태도

    가) 공정주철 : 4.3%C

    나) 아공정주철 : 2.0~4.3%C

    다) 과공정주철 : 4.3~6.67%C

    라) 포정점 : 0.18%C, 1,492°C

    마) 공석점 : 0.77%C, 723°C

    바) 공정점 : 4.3%C, 1,147°C

   

※ 흑연화 : 강철과 주철 및 그 밖의 합금의 조직에서 탄소원자가 흑연으로 결정화하는 현상. 합금주철에서 흑연화 방지를 위하여 크롬(Cr)을 첨가한다.

 

 

1. 주철의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은? 

   가) 주조성이 우수하다

   나) 내마모성이 우수하다.

   다) 강보다 인성이 크다.

   라) 인장강도보다 압축강도가 크다.

 

가) 용융점이 낮고 유동성이 좋다.

나) 주조성이 우수하다.

다) 내마모성, 내식성이 우수하다.

라) 가격이 저렴하다.

마) 인장강도보다 압축강도가 크다.

바) 마찰저항이 우수하고, 절삭성이 쉽다.

사) 잘 녹슬지 않고, 도색이 좋다.

답은 다)

 

2. 주철의 성질을 가장 올바르게 설명한 것은? 

   가) 탄소의 함유량이 2.0% 이하이다.

   나) 인장강도가 강에 비하여 크다.

   다) 소성변형이 잘된다.

   라) 주조성이 우수하다.

 

가) 용융점이 낮고 유동성이 좋다.

나) 주조성이 우수하다.

다) 내마모성, 내식성이 우수하다.

라) 가격이 저렴하다.

마) 인장강도보다 압축강도가 크다.

바) 마찰저항이 우수하고, 절삭성이 쉽다.

사) 잘 녹슬지 않고, 도색이 좋다.

답은 라)

 

3. 주철의 장점이 아닌 것은? 

    가) 압축 강도가 작다.

    나) 절삭 가공이 쉽다.

    다) 주조성이 우수하다.

    라) 마찰 저항이 우수하다.

 

인장강도보다 압축강도가 크다.

답은 가)

 

4. 주철의 결점인 여리고 약한 인성을 개선하기 위하여 먼저 백주철의 주물을 만들고, 이것을 장시간 열처리하여 탄소의 상태를 분해 또는 소실시켜 인성 또는 연성을 증가시킨 주철은? 

    가) 보통 주철

    나) 합금 주철

    다) 고급 주철

    라) 가단 주철

 

가단 주철 : 회주철은 주조성이 좋으나 취약하여 거의 연신율이 없는데 이 결점을 보충한 것이 가단 주철이다. 먼저 백주철의 주물을 만든 후 장시간 열처리하여 탈단과 시멘타이트 흑연화에 의하여 연성을 가지게 한 것이다.

답은 라)

 

5. 가단주철의 종류에 해당하지 않는 것은? 

   가) 흑심 가단주철

   나) 백심 가단주철

   다) 오스테나이트 가단주철

   라) 펄라이트 가단주철

 

가단 주철의 종류 : 흑심가단주철, 백심가단주철, 펄라이트 주철, 특수가단주철

답은 다)

 

6. 철-탄소계 상태도에서 공정 주철은? 

    가) 4.3%C

    나) 2.1%C

    다) 1.3%C

    라) 0.86%C

 

공정주철 : 4.3%C

아공정주철 : 2.0~4.3%C

과공정주철 : 4.3~6.67%C

포정점 : 0.18%C, 1,492°C

공석점 : 0.77%C, 723°C

공정점 : 4.3%C, 1,147°C

답은 가)

 

7. 마우러조직도에 대한 설명으로 옳은 것은? 

    가) 탄소와 규소량에 따른 주철의 조직 관계를 표시한 것

    나) 탄소와 흑연량에 따른 주철의 조직 관계를 표시한 것

    다) 규소와 망간량에 따른 주철의 조직 관계를 표시한 것

    라) 규소와 Fe2C량에 따른 주철의 조직 관계를 표시한 것

 

마우러의 조직도

금속 주철의 조식을 탄소와 규소의 함유량에 따라서 분류한 조직도

답은 가)

 

8. 주철의 여러 성질을 개선하기 위하여 합금 주철에 첨가하는 특수원소 중 크롬(Cr)이 미치는 영향이 아닌 것은? 

    가) 경도를 증가시킨다.

    나) 흑연화를 촉진시킨다.

    다) 탄화물을 안정시킨다.

    라) 내열성과 내식성을 향상 시킨다.

 

크롬은 흑연화 방지제

답은 나)

 

9. 합금주철에서 0.2~1.5% 첨가로 흑연화를 방지하고 탄화물을 안정시키는 원소는 무엇인가? 

    가) Cr

    나) Ti

    다) Ni

    라) Mo

 

크롬은 흑연화 방지제

답은 가)

 

10. 구상 흑연주철을 조직에 따라 분류했을 때 이에 해당하지 않는 것은? 

    가) 마르텐자이트 형

    나) 페라이트 형

    다) 펄라이트 형

    라) 시멘타이트 형

 

구상흑연주철은 조직에 따라 페라이트형, 펄라이트형, 시멘타이트형으로 분류한다.

답은 가)