◆ 주철의 종류
1) 회주철 (GRAY CAST IRON) : 흑연이 다량으로 석출되어 있어 파면이 회색으로 되어 있여 붙여진 이름으로 퍼얼라이트와 페라이트가 주요 조직으로 페라이트는 흑연의 주위에 석출되어 있다.
2) 구상흑연주철 : NODULAR CAST IRON :
3) 백주철 : WHITE CAST IRON :흑연의 석출이 없고 탄화철의 형식으로 함유되어 있는 것으로 파면이 은백색을 띄고 있다. 백주철의 일종의로 chill 주철이 있다. 이것은 주철주물의 표면에 금형을 대서 급냉시켜, 그 조직을 백선화하여 경도를 높여서 내마모성과 내경화성을 준 것이다.
4) 가단주철 : MALLEABLE IRON : 주물성이 좋은 주철을 이용하여 백선주철을 만들고, 그 다음 900~950℃로 가열하여 시멘타이르로 만들거나 또는 표면을 탈탄하여 강과 비슷한 성질을 준 주물을 가단주철이라한다. 가단주철내의 흑연은 대략 구상화하고 있으므로 연신율이 5~8%이상의 연성이 있는 주철이 된다.
5) 연성주철 : DUCTILE CAST IRON :흑연이 판상이면, 주철이 취약해짐으로 주철에 Mg또는 Ce을 소량가하여 구상흑연을 생성시켜서 연성을 준 것이다.
◆ 주철의 용접성
주철은 야금학적 특성에 의해 오늘날 가장 어려운 용접중의 하나로 생각되고 있다.
1) 주철은 용융상태에서 급냉되면 HAZ 부위에 급격한 경화로 인한 STRAIN에 의해 냉각수축현상에 의한 균열 CRACK 발생의 위험이 크다.
2) 용접시 모재의 불순물로 인한 BLOW HOLE을 발생한다.
3) 용접에 의해 장시간 열을 받는 부위의 GRAPHITE는 탄소입자들을 형성하여 BRITTLE 하게 된다.
백선주철을 제외한 주철은 용접이 용이하며 회주철 (Cr, Ni 포함)은 가장 널리 사용되는 주철이다. 마모성을 고려한 제품에는 구상흑연주철을 사용하고 제품의 성질상 유연성에 대한 내성을 요구하는 곳에는 인장성주철을 사용하고 특히 주철관에 널리 사용된다. 백선주철은 소위 칠드라는 속칭이 있듯이 경도가 대부분 HRC 60 이상이 되어 용접이 거의 불가능 하다.
◆ 용접방법
주철용접에는 냉간용접과 열간용접으로 구분되며 냉간용접은 예열없이 아주 낮은 온도로 용접하는 방법이고 열간용접은 용접하는 동안 600∼700℃를 계속유지하여 용접하는 방법이다.
※용접의 기본원칙
1) 용접 접합점 (모재와 용착금속의 경계부분)의 입열을 가능한 최소로 한다.
2) CRACK의 경우 CRACK의 양쪽 끝에 구멍을 뚫거나, CRACK 방향과 직각으로 3∼4Cm의 다리 용접을 해준다.
3) 중앙 CRACK의 경우는 CRACK의 끝쪽에서부터 CRACK의 중앙쪽으로 용접을 해나가고 한쪽끝만 CRACK이 있는 경우는 안쪽에서 바깥쪽으로 용접하여 나간다.
4) 용접후 반드시 가벼운 망치질을 하여 수축응력을 제거하여야 한다.
5) CROOVE 가공은 V형은 피하고 항상 U형으로 가공한다.
6) 얇거나, 중간정도의 GROOVE 가공은 부드러운 U를 형성토록 하고 가능한 사이각은 넓게함과 동시에 높이는 두께의 50%이상 필요없다.
7) 두꺼운 용접은 ROOT FACE를 5mm이상 크게 해서는 안된다. 그리고 각 부위를 부드럽게 가공한다.
(1) 냉간 용접시 일반적인 사항
1) 용접 물체 표면을 깨끗이 한다.
2) 가능한 낮은 전류로 WEAVING 없이 용접한다.
3) 수축응력을 제거하기 위하여 용접은 짧은 비드로 한다.
4) 첫 PASS가 용접된후 남아 있는 응력(STRESS)을 제거하기 위하여 PEENING을 하여 이를 계속 반복한다.
5) 일반적으로 약 100∼200℃ 정도의 예열을 한다.
(2) 고온예열용접
1) 용접하는 주물의 본체를 약 540~560℃로 전체 또는 일부를 예열하여 아크 용접또는 가스 용접법으로 용접하는 방법이다. 용접중에도, 용접직후에도 고온을 유지함과 동시에 후열 또는 서냉을 수반한다. 600℃ 로 10시간 어닐링을 하면 잔류응력이 제거된다. 백선화를 방지하기 위하여는 흑연활를 촉진할 필요가 있으며, 이 때문에 Si, Al를 함유한 용접봉을 사용한다. 또한 강도를 증가시키기 위해서는 Ni을 2_3% 첨가한 용접봉을 쓰기도 한다.