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KR20150021754A - 내구성이 우수한 회주철 - Google Patents

내구성이 우수한 회주철 Download PDF

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KR20150021754A
KR20150021754A KR20130099101A KR20130099101A KR20150021754A KR 20150021754 A KR20150021754 A KR 20150021754A KR 20130099101 A KR20130099101 A KR 20130099101A KR 20130099101 A KR20130099101 A KR 20130099101A KR 20150021754 A KR20150021754 A KR 20150021754A
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gray cast
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남덕현
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 내구성이 우수한 회주철에 관한 것으로서, 중량%로, 탄소(C) 2.6~3.2%, 구리(Cu) 0.7~0.9%, 인(P) 0.4~0.7%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4%, 주석(Sn) 0.02~0.08% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함함으로써, 인장강도 및 피로강도 등이 향상되고 마찰계수가 저감되는 효과가 있으며, 본 발명으로 종래 고가 소재에 비하여 10% 이상의 원가를 절감시킬 수 있는 내구성이 우수한 회주철에 관한 것이다.

Description

내구성이 우수한 회주철{Grey cast iron having excellent durability}
본 발명은 자동차 실린더 라이너 등 우수한 내구성을 요구하는 부품에 이용되는 회주철에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펄라이트, 편상흑연 및 석출상 등의 미세조직을 갖는 것을 특징으로 하는 내구성이 우수한 회주철에 관한 것이다.
주철은 1.7% 이상의 탄소(C)를 함유하는 철의 합금이다. 상기 주철에 탄소가 많으면, 단단하고 부서지기가 쉬우므로 압연 및 단조 등의 가공은 할 수 없으나, 강(steel)에 비해서 융점이 낮아 쉽게 용해되기 때문에 주물로 사용하기는 편리하다.
상기 주철은 강도가 높고 강(steel)에 비해 녹이 덜 발생하며 가격도 저렴하기 때문에 기계 부품 및 취사도구 등에 이르기까지 용도가 넓고 폭넓게 사용되고 있다.
상기 주철의 탄소(C)는 시멘타이트(cementite, Fe3C)의 형태로 존재하는 경우와 탄소가 단독으로 흑연의 형태로 존재하는 경우와 같이 두 가지가 존재 형태가 있으며, 주철의 성질도 다르게 한다. 상기 탄소(C)가 세멘타이트의 형태로 존재하느냐 아니면, 흑연의 형태로 되느냐 하는 것은 주철 속의 탄소(C)와 규소(Si)의 양 및 주조할 때의 냉각 속도에 따라 결정된다.
보다 구체적으로, 탄소(C)나 규소(Si)가 적고 주조 시 급랭되면 탄소는 세멘타이트가 된다. 상기 세멘타이트는 굳은 화합물이므로 상기 세멘타이트를 많이 함유하는 주철은 단단하고 내마모성이 우수하지만 부서지기가 쉬운 취성이 높아진다. 이와 같은 주철의 단면은 조직이 치밀하고 백색으로 빛나기 때문에 백주철이라고 한다.
반면, 주조 시 냉각속도가 느리고 탄소(C) 및 규소(Si)가 풍부하면, 탄소(C)가 유리되어 흑연의 형태로 되기 쉽다. 이것은 상기 백주철에 비해서 연하지만 잘 깨어지지 않는 성질을 가졌으면, 단면은 검은 색깔의 흑연이 섞여 있어 회색으로 보이기 때문에 이러한 주철을 회주철이라고 부른다.
상기 회주철은 비교적 가격이 저렴하고 감쇠 진동 용량, 기계 가공성, 내열성 및 열전도성 등의 특성이 우수하기 때문에 다양한 원소 비율을 조절한 회주철 합금이 개발되었고 이것은 자동차 내연기관의 블록, 실린더 헤드 등에 널리 사용되었다.
그러나 최근에 자동차 엔진의 고출력화에 따라, 종래 사용되었던 회주철 합금으로는 자동차 엔진의 작동에 필요한 인장강도, 피로강도 및 마찰특성 등 내구성을 충족시키기 어려웠다. 구체적으로, 실린더 블록에 위치한 메인 베어링 또는 실린더 헤드에 위치한 파이어 페이스(fire face)의 인장강도는 최소 300Mpa 이상이 요구된다. 그러나 종래 회주철 합금의 인장강도는 약 250MPa이기 때문에, 더 이상 종래 회주철 합금의 사용은 어려운 상황이다.
이에 따라, 고출력 엔진에 필요한 내구성 및 마찰특성 등을 충족시키기 위하여 니켈(Ni) 및 몰리브덴(Mo) 등의 원소를 추가한 인장강도 400MPa 급의 베이나이트계 주철이 개발되고 적용되었지만, 가격이 높아 적용에 한계가 있었다.
이에, 본 발명자는 고출력 엔진에 적용 가능한 인장강도, 피로강도 및 마찰특성 등이 우수하고, 가격이 저렴하여 경제성이 있는 내구성이 우수한 회주철을 개발하고자 하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 탄소(C), 구리(Cu), 인(P), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn) 및 잔부의 철(Fe) 등을 포함함으로써, 인장강도 및 피로강도 등을 향상시키고 마찰계수를 저감시키는 내구성이 우수한 회주철을 제공하고자 함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 회주철은 중량%로, 탄소(C) 2.6~3.2%, 구리(Cu) 0.7~0.9%, 인(P) 0.4~0.7%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4%, 주석(Sn) 0.02~0.08% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 회주철은 규소(Si) 1.8~2.2%, 망간(Mn) 0.6~1.0%, 크로뮴(Cr) 0.4% 미만 및 황(S) 0.1% 미만을 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)는 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 회주철의 인장강도는 270~400MPa, 피로강도는 120~190MPa 및 마찰계수는 0.03~0.05인 것이 바람직하다.
또한, 실린더 라이너의 제조방법은 중량%로, 탄소(C) 2.6~3.2%, 구리(Cu) 0.7~0.9%, 인(P) 0.4~0.7%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4%, 주석(Sn) 0.02~0.08% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 회주철 용해물을 금형에 주입시키는 단계; 상기 금형을 회전시켜 발생한 원심력에 의해 상기 회주철 용해물을 금형 내벽에 밀착시켜 원통형 주물을 형성하는 단계; 및 상기 원통형 주물을 냉각하고 금형과 분리하는 단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 용해물은 규소(Si) 1.8~2.2%, 망간(Mn) 0.6~1.0%, 크로뮴(Cr) 0.4% 미만 및 황(S) 0.1% 미만을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 용해물의 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)는 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 펄라이트, 편상흑연 및 석출상의 미세조직 등을 균일하게 형성하여 종래보다 인장강도 및 피로강도 등이 향상되고 마찰계수가 저감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래 Ni-Mo계열의 고가 소재를 대체하여 적용하면 10% 이상의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있으며, 구체적으로 H/L엔진에 본 발명을 적용 시 약 2억원/년 이상 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예 1의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
도 2는 실시예 2의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
도 3은 비교예 1의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
도 4는 비교예 2의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
도 5는 비교예 3의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
도 6은 비교예 4의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
도 7은 비교예 5의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 표 및 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 내구성이 우수한 회주철에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내구성이 우수한 회주철은 탄소(C) 2.6~3.2중량%, 구리(Cu) 0.7~0.9중량%, 인(P) 0.4~0.7중량%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4중량%, 주석(Sn) 0.02~0.08중량% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 규소(Si) 1.8~2.2중량%, 망간(Mn) 0.6~1.0중량%, 크로뮴(Cr) 0.4중량% 미만 및 황(S) 0.1중량% 미만을 더 포함할 수 있다.
특히, 상기 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)는 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조성을 갖는 회주철은 펄라이트, 편상흑연 및 석출상 등의 균일한 미세조직을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구성성분 및 함량에 대하여 구체적으로 살펴본다.
1. 탄소(C)
상기 탄소(C)는 용융된 회주철이 응고될 때 편상흑연(flake graphite)을 형성시키며, 회주철 내에 탄화물(carbide)을 석출시켜 회주철의 경도와 내마모성 및 내소착성 등을 향상시키는 역할을 한다.
상기 탄소(C)는 2.6~3.2중량%인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 탄소(C)가 2.6중량% 미만일 경우, 편상흑연이 충분히 형성되지 않아 회주철 용융물의 유동성이 급격히 저감되어 주조불량이 유발될 수 있으며, 운동 마찰에 대한 내마멸성, 내소착성 및 윤활특성이 저하될 수 있지만, 상기 탄소(C)가 3.2중량% 초과일 경우, 편상흑연의 조대화와 망상구조의 증가로 인하여 회주철의 강도 및 피로수명 등이 저하될 수 있다.
또한, 탄소(C)와 규소(Si)에 의해서 계산되는 탄소당량(carbon equivalent, Ceq = C + 1/3(Si))이 공정점인 4.3중량%에 근접할수록 회주철의 융점이 낮아지기 때문에 용탕의 유동성이 향상되어 주조가 용이하지만, 동시에 흑연의 정출량이 증가하여 회주철의 경도 및 강도 등이 저하될 수 있다.
2. 구리(Cu)
상기 구리(Cu)는 펄라이트 형성을 촉진하고 안정화시켜 고용 및 석출강화 효과를 통해 회주철의 강도를 향상시키는 역할을 하며, 상기 구리(Cu)는 0.7~0.9중량%인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 구리(Cu)가 0.7중량% 미만일 경우, 충분한 양의 펄라이트가 형성이 되지 않아 회주철의 강도가 저하될 수 있으며, 상기 구리(Cu)가 0.9중량% 초과일 경우, 지나친 펄라이트로 인하여 회주철의 가공성이 저감될 수 있다.
3. 인(P)
상기 인(P)은 기지조직에 인화철(Fe3P)의 조성을 갖는 고경도의 스테다이트(steadite) 상을 형성시켜 회주철의 내마모성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 인은 0.4~0.7중량%인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 인(P)이 0.4중량% 미만일 경우, 충분한 스테다이트 상을 형성하기 어려워 회주철의 내마모성이 부족할 수 있으며, 상기 인(P)이 0.7중량% 초과일 경우, 스테다이트 상이 조대화 될 수 있으므로 회주철의 가공성이 저하될 수 있다.
4. 몰리브덴(Mo)
상기 몰리브덴(Mo)은 편상흑연 및 고온에서 안정한 미세 탄화물을 형성시키고 펄라이트를 미세화하여 물성을 향상시키는 역할을 하며, 상기 몰리브덴(Mo)은 0.2~0.4중량%인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 몰리브덴(Mo)이 0.2중량% 미만일 경우, 미세 탄화물을 형성하기 어려우며, 상기 몰리브덴(Mo)이 0.4중량% 초과일 경우, 조대 탄화물이 형성되어 부품의 마모를 일으킬 수 있다.
5. 주석(Sn)
상기 주석(Sn)은 펄라이트 형성을 촉진하고 안정화시켜 고용 및 석출강화 효과를 통해 회주철의 강도를 향상시키는 역할을 하며, 상기 주석(Sn)은 0.02~0.08중량%인 것이 바람직하다. 이 때 상기 주석(Sn)이 0.02중량% 미만일 경우, 회주철에 충분한 강도를 부여하기 어려울 수 있으며, 상기 주석(Sn)이 0.08중량% 초과일 경우, 지나친 펄라이트로 인하여 회주철의 가공성이 저감될 수 있다.
6. 규소(Si)
상기 규소(Si)는 탄소와 함께 탄소당량을 결정하는 주요 원소중의 하나로서 탄소당량 중 규소 함량이 높을수록 회주철 내의 시멘타이트(cementite, 탄화철(Fe3C))를 유리 탄소(free carbon)와 철로 분해하는 흑연화 현상을 일으키기 때문에 편상흑연의 형성을 촉진시시켜 내식성 등을 향상키고 취성을 감소시키는 역할을 한다.
상기 규소(Si)는 전체 1.8~2.2중량%인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 규소(Si)가 1.8중량% 미만일 경우, 단단하지만 취성이 큰 시멘타이트 조직이 증대하게 되므로 회주철의 취성이 증가하는 문제가 있으며, 상기 규소(Si)가 2.2중량% 초과일 경우, 편상흑연이 조대화되기 때문에 회주철의 강도가 저하될 수 있다.
7. 망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 황(S)과 결합하여 윤활의 역할을 하는 윤활상인 황화망간(MnS)를 형성시키며, 상기 망간(Mn)은 탄화물 안정원소로서 회주철의 기지조직 내에 탄화물 형태로 미세하게 분포하여 기지조직의 강도를 높여주는 역할을 한다.
상기 망간(Mn)은 0.6~1.0중량%인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 망간(Mn)이 0.6중량% 미만일 경우, 기지조직의 강도가 급격히 저하될 수 있으며, 상기 망간(Mn)이 1.0중량% 초과일 경우, 흑연의 정출을 방해하여 흑연화가 지연되며, 탄화물의 조대화가 진행되기 때문에 회주철의 내화성 및 물성 등을 저하시킬 수 있다.
8. 크로뮴(Cr)
상기 크로뮴(Cr)은 상기 구리(Cu)와 마찬가지로 펄라이트 형성을 촉진하고 안정화시켜 고용 및 석출강화 효과를 통해 회주철의 강도를 향상시키는 역할을 하며, 상기 크로뮴(Cr)은 0.4중량% 미만인 것이 바람직하다. 이 때, 상기 크로뮴(Cr)이 0.4중량% 이상일 경우, 조대 탄화물을 형성하여 부품의 마모를 발생시킬 수 있다.
9. 황(S)
상기 황(S)은 상기 망간(Mn)과 결합하여 황화망간(MnS)을 형성하여 회주철 가공 시 윤활상으로 작용하여 회주철의 가공성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 황(S)은 0.1중량% 미만인 것이 바람직하다. 이 때 상기 황(S)이 0.1중량% 초과일 경우, 조대 탄화물이 형성되어 회주철의 물성이 저하될 수 있다.
10. 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)의 함량
상기 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)의 함량이 본 발명서 제시한 범위 내에 있더라도, 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 관계식에서 (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%)가 1.1중량% 미만일 경우, 탄화물 형성이 억제되어 회주철의 경도 및 내마모성 등이 저감될 수 있다.
반면, 상기 관계식에서 (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%)가 1.5중량% 초과일 경우, 조대 탄화물이 형성되어 취성 및 마찰계수가 크게 증가하고, 인장강도 및 가공성이 저감될 수 있다.
본 발명에 따른 내구성이 우수한 회주철은 인장강도, 피로강도 및 마찰특성 등이 뛰어나기 때문에, 자동차 엔진의 실린더 라이너(cylinder liner) 등에 적용하는 것이 바람직하다.
이 때, 실린더 라이너 등을 제조하는 방법은 중량%로, 탄소(C) 2.6~3.2%, 구리(Cu) 0.7~0.9%, 인(P) 0.4~0.7%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4%, 주석(Sn) 0.02~0.08% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 회주철 용해물을 금형에 주입시키는 단계; 상기 금형을 회전시켜 발생한 원심력에 의해 상기 회주철 용해물을 금형 내벽에 밀착시켜 원통형 주물을 형성하는 단계; 및 상기 원통형 주물을 냉각하고 금형과 분리하는 단계; 등을 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 용해물은 규소(Si) 1.8~2.2%, 망간(Mn) 0.6~1.0%, 크로뮴(Cr) 0.4% 미만 및 황(S) 0.1% 미만을 더 포함할 수 있으며, 상기 용해물의 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)는 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
본 발명에 따른 내구성이 우수한 회주철의 물성을 하기 표 1과 같은 구성성분 및 함량을 포함하는 실린더 라이너 형상의 실시예 및 비교예를 실린더 라이너용 원심주조 공법을 이용하여 제조 후, 경도, 인장강도, 피로강도, 마찰계수 및 가공성 시험 결과를 하기 표 2에 비교 정리하였다.
구분 C Si Mn P S Cu Cr Sn Mo Fe 5×Sn
+ Cu +Cr
실시예1 2.9 2.0 0.8 0.5 0.05 0.80 0.20 0.04 0.3 잔부 1.20
실시예2 2.8 2.1 0.7 0.5 0.06 0.88 0.30 0.05 0.25 잔부 1.43
비교예1 3.3 2.2 0.8 0.1 0.05 0.10 0.30 - - 잔부 0.40
비교예2 2.9 2.0 0.8 0.5 0.05 0.80 0.25 - 0.3 잔부 1.05
비교예3 2.9 2.0 0.6 0.1 0.05 0.70 0.10 0.04 - 잔부 1.00
비교예4 3.4 2.0 0.8 0.5 0.05 0.75 0.20 0.04 - 잔부 1.15
비교예5 2.9 2.1 0.8 0.5 0.05 1.20 0.20 0.05 0.2 잔부 1.65
단위 : 중량%
상기 표 1은 실시예 및 비교예의 구성성분 및 함량을 나타낸 표이다. 상기 표를 참조하여 실린더 라이너용 원심주조공법을 이용하여 실시예 및 비교예를 제조하였다. 상기 비교예 1은 종래 엔진 실린더 라이너용 소재이며, 비교예 2 내지 비교예 5는 본 발명의 구성성분 및 함량의 범위를 벗어난 소재이다.
또한, 도 1 및 도 2는 실시예 1 및 실시예 2의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다. 그리고 도 3 내지 도 7은 각각 비교예 1 내지 비교예 5의 미세조직에 대한 500배 광학현미경 사진이다. 상기 도 1 및 도 2에서 볼 수 있듯이 실시예의 미세조직은 회주철의 강도를 향상시키는 펄라이트(100)와 취성을 저감시키는 편상흑연(200) 및 회주철의 강도 향상에 도움을 주는 석출상(300)인 탄화물과 인화물이 골고루 분포한다는 것을 알 수 있었다. 반면, 도 3 내지 도 7에서 볼 수 있듯이 비교예는 펄라이트(100), 편상흑연(200) 및 석출상(300)의 분포가 균일하지 않거나 미비된 상태인 것을 알 수 있었다.
구분 경도
(HRB)		 인장강도
(MPa)		 피로강도
(MPa)		 마찰계수 가공성
(%)
실시예1 103 335 152 0.041 95
실시예2 105 343 158 0.042 93
비교예1 95 260 98 0.051 100
비교예2 99 320 135 0.050 95
비교예3 103 315 123 0.048 93
비교예4 96 270 115 0.050 98
비교예5 105 340 155 0.057 75
상기 표 2는 상기 표 1에 제시된 구성성분 및 함량을 참조로 제조된 실시예 및 비교예의 경도, 인장강도, 피로강도, 마찰계수 및 가공성을 측정하여 비교한 표이다. 특히 상기 경도는 실시예 및 비교예를 평탄하게 가공 후 브리넬 경도기를 이용하여 측정하였으며, 상기 인장강도는 KS D0801 8A에 따라 측정하였고, 상기 피로강도는 U자 노치(notch) 형상의 실시예 및 비교예를 제조 후 100만 사이클(cycle) 이상의 회전굽힘 응력을 가하여 측정하였다.
또한, 상기 마찰계수는 실시예 및 비교예를 엔진오일 윤활 환경에서 100N 하중 부하 상태에서 피스톤링용 철강 소재의 왕복마모 과정을 통해 마찰계수가 안정화 되는 지점에서 측정하였으며, 상기 가공성은 실시예 및 비교예를 제조 시 사용된 공구의 수명을 비교예 1을 기준으로 설정한 비율로 나타내었다.
상기 실시예 1 및 실시예 2는 도 1 및 도 2를 통해 알 수 있듯이 펄라이트(100), 편상흑연(200) 및 석출상(300) 등의 분포가 균일하여 종래 엔진 실린더 라이너용 소재인 비교예 1보다 경도는 약 10%, 인장강도는 약 35% 및 피로강도는 약 50% 상승하는 등 기계적 특성이 크게 향상된 것을 알 수 있었으며, 마찰계수는 약 20% 저감되어 마찰감소 효과가 향상되었다는 것을 알 수 있었다.
상기 결과는 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2가 실린더 라이너 등에 적용될 경우 물성 및 마찰특성이 우수한 상기 실린더 라이너 등의 사용 수명을 크게 증가할 수 있다는 것을 의미한다.
상기 비교예 1는 과량의 탄소(C)와 부족한 인(P)과 구리(Cu) 그리고 포함되지 않은 주석(Sn)과 몰리브덴(Mo)으로 인하여, 도 3을 통해 알 수 있듯이 석출상이 거의 없기 때문에 전반적으로 실시예보다 물성이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 비교예 2는 주석(Sn)이 포함되지 않았기 때문에 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식 범위를 벗어나, 도 4를 통해 알 수 있듯이, 석출상 특히, 탄화물 형성이 억제되어 경도, 인장강도 및 피로강도 등이 저감되고 마찰계수는 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 비교예 3 및 비교예 4는 몰디브데넘(Mo)이 포함되지 않아, 도 5 및 도 6을 통해 알 수 있듯이 펄라이트가 미세화되지 않았고 편상흑연의 형성이 억제되어 상기 실시예와 인장강도는 유사하지만, 피로강도가 크게 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
그리고 상기 비교예 5와 같이 크로뮴(Cr), 구리(Cu) 및 주석(Sn)의 전체 함량이 본 발명보다 높아질 경우, 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식 범위를 벗어나기 때문에 도 7을 통해 알 수 있듯이 조대한 탄화물이 형성되어 가공성이 크게 저하되고, 마찰계수는 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예는 비교예보다 기계적 물성, 마찰특성 및 가공성 등이 우수하기 때문에 실린더 라이너 등에 적용되는 것이 바람직하다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100 : 펄라이트
200 : 편상흑연
300 : 석출상

Claims (7)

  1. 중량%로, 탄소(C) 2.6~3.2%, 구리(Cu) 0.7~0.9%, 인(P) 0.4~0.7%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4%, 주석(Sn) 0.02~0.08% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 회주철.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회주철은 규소(Si) 1.8~2.2%, 망간(Mn) 0.6~1.0%, 크로뮴(Cr) 0.4% 미만 및 황(S) 0.1% 미만을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회주철.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)는 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 회주철.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 회주철은 인장강도 270~400MPa, 피로강도 120~190MPa 및 마찰계수 0.03~0.05인 것을 특징으로 하는 회주철.
  5. 중량%로, 탄소(C) 2.6~3.2%, 구리(Cu) 0.7~0.9%, 인(P) 0.4~0.7%, 몰리브덴(Mo) 0.2~0.4%, 주석(Sn) 0.02~0.08% 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 회주철 용해물을 금형에 주입시키는 단계;
    상기 금형을 회전시켜 발생한 원심력에 의해 상기 회주철 용해물을 금형 내벽에 밀착시켜 원통형 주물을 형성하는 단계; 및
    상기 원통형 주물을 냉각하고 금형과 분리하는 단계;
    를 포함하는 실린더 라이너의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용해물은 규소(Si) 1.8~2.2%, 망간(Mn) 0.6~1.0%, 크로뮴(Cr) 0.4% 미만 및 황(S) 0.1% 미만을 더 포함하는 것을 특징으로 실린더 라이너의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 용해물의 주석(Sn), 크로뮴(Cr) 및 구리(Cu)는 1.1중량% ≤ (5 × Sn의 중량% + Cr의 중량% + Cu의 중량%) ≤ 1.5중량%의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너의 제조방법.
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