칠드주조 (Chilled Casting), 주조, 특수주조

<주조 구분>

• 주조
  • 소모성주형주조
    
    • 사형주조
    • 정밀주조 (인베스트먼트주조, 로스트왁스법)
    • 쉘몰드주조
    • 풀몰드주조
    • 로스트폼주조
  • 금형주조
    • 고압주조
    • 저압주조
    • 중력주조
    • 특수주조
      • 진공주조
      • 고압응고주조 (Squeeze casting) 
      • 원심주조법 (Centrifugal casting)
      • 반원심주조법 (Semi Centrifugal casting)
      • 센트리퓨징 (Centrifuging)
      • 칠드주조 (Chilled casting) ★
      • 고진공다이캐스팅
      • 기공없는주조 (PF Die-casting; Pore-Free Process)
      • CO2주조
  • 기타주조
    • 연속주조
    • 반고체주조
    • 마그네틱주조

 

 

1. 개요

 

1) 칠드주조(Chilled Casting) 정의

 냉각속도의 차이를 이용하여 주물의 표면 경도를 높이는 주조법

 

 

2) 원리

• 금속은 냉각속도의 차이에 의해 조직이 변화
• 필요한 부분에만 금형을 배치 → 금속이 접한 부분이 급격히 냉각하여 백주철 형성 (경도 증가)
• 그 내부는 서랭 → 흑연의 석출로 인한 연한 조직(회주철) 형성 
• 보통 주철보다 규소 함유량을 적게 하고(규소는 흑연 생성을 촉진함, 금속이 접한 부분은 백주철을 만들어야하기 때문에 규소 함유량을 줄임) 적당량의 망간을 가함 (Mn이 적을수록 흑연의 양이 많아짐) 

칠드 주조 금형 구조

 

2. 칠드주철 특징 / 용도 

 

1) 특징

• 내, 외부의 경도가 다르다 (내부 Hb 200, 표면 Hb350)
  : 경질의 표면(내마모성)을 가지지만 인성을 동시에 요하는 재료에 적용
• 표면은 백주철로서 내마멸성이 크며, 내부는 회주철로 조성되어 있어 연성이 있음 
• Chill 깊이 조절을 위해 금형 두께 조절이 필요한데, 깊이 조절에 숙련을 요한다 

좌측이 회주철 (검은 편상이 흑연, 흰 부분은 공정조), 우측이 백주철 (검은부분은 오스테나이트에서 변태한 펄라이트, 흰 부분은 시멘타이트)

2) 용도

• 압연롤용
• 철도차륜
• 분쇄기롤
• 제지용롤 

칠드주철 (하얀 부분이 백주철)

3. 칠드 주철 고찰

 

1) 주철의 구분 

구분	내용
회주철 (Gray cast)	탄소의 일부가 흑연화, 백주철보다 냉각 속도가 작으면 회주철 형성 (GC100, GC200)
백주철 (White Cast)	주철의 용탕을 고속으로 냉각시 형성, 단단해서 부서지기 쉬움 (여림)
구상흑연주철 (ductile cast)	주철에 Ca, Ce, Mg 주입 (구상화) → 내마모성, 내열성, 절삭성 증대, 탈황 및 풀림처리 요
가단주철 (malleable)	백주철 열처리 (백주철을 풀림로에서 열처리, 저온으로 열처리시 흑연 미세화되어 가단성 증대) → 단조 가능 주철 (규소 추가, 인성 부여), 백심가단주철 (S증대, Si감소), 흑심가단주철 (S감소, Si증대)
합금주철	Ni, Cr, Cu 등 합금 성분 추가로 성질 개선
반주철(칠드주철)	필요 부분만 백주철
오스템퍼 연성 주철	주조성 좋고 물성치 강과 동등 수준
조밀 흑연 주철	편상흑연과 구상 흑연의 중간. 그 사이 물성이 필요할 때 제작

 

냉각속도에 따른 주철 구분

 

2) 칠드주조의 결함 및 대책 

구분	내용 / 원인	대책
수축공동 (Shirinkage Cavity)	용탕이 응고하는 과정에서 형성, 압탕 크기가 부적절하거나 압탕량 부족시	압탕량을 적절히 계산, 방향성 응고 유도
핀홀 (Pin Hole)	저온주입시 발생, 탈산 부족	적절히 주입온도 유지, 탈산 및 가스 제거
축방향 균열	냉금 자체의 불완전성에 의한 냉각속도 불균일이 원인, 용탕의 재질 불량이 더해지면 발생 증대	주입속도 조절, 양질의 용탕, 냉금 제작 철저히

 

 

3) 마우러 조직도