임계간 온도에서 열처리한 구상흑연주철의 열처리 온도 및 냉각속도에 따른 상분율 및 경도 예측 (Prediction of Phase Fraction and Hardness of Spheroidal Graphite Cast Iron Heat-treated at Intercritical Temperatures under Various Temperature and Cooling Rate Conditions)

서지정보

· 발행기관 : 한국주조공학회
· 수록지 정보 : 한국주조공학회지 / 44권 / 5호 / 119 ~ 129페이지
· 저자명 : 김민수

초록

본 연구에서는 다양한 임계간 온도 및 냉각 속도 (수냉, 로냉)에서 열처리한 구상흑연주철의 상분율 및 경도를 측정하고, 저자의 지난 연구에서 보고한 공냉 조건 실험 결과를 포함한 상분율 측정데이터를 기반으로 임의의 열처리 온도 및 냉각 속도 조건에서 열처리한 구상흑연주철 내 안정상의 상분율을 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 구상흑연주철의 임계간 온도에서 진행되는 등온 열처리 과정에서 발생하는 상변태 거동은 열역학 계산을 통해 모사하였으며, 이후 냉각 중 발생하는 공석 변태 거동은 문헌에보고된 구상흑연주철 상변태 모델을 활용하여 예측하였다. 또한 상분율 예측 정확도 향상을 위해서 개발된 상분율 예측 모델을 통해 얻은 안정상 부피 분율을 면적분율로 변환하는 모델도 함께 제안하였다. 개발된 모델을 활용한 열처리된 구상흑연주철 상분율예측 결과, 실험적으로 확인한 열처리 온도 및 냉각속도 변화에 따른 상분율 변화 경향을 잘 재현하였다. 이렇게 예측된 안정상분율과 문헌에 보고된 경도 계산 식을 활용하여 열처리 조건 별 구상흑연주철의 경도 변화를 예측해 본 결과, 공냉 및 로냉 조건에서 측정된 열처리 온도 변화에 따른 경도 변화를 유사하게 모사하였다.

영어초록

In this study, the phase fraction and hardness of spheroidal graphite cast iron heat-treated at various intercritical temperatures and cooling rates (water cooling and furnace cooling) were measured. Based on the phase fraction measurement data including the experimental results under air cooling conditions reported in the author’s previous study, a mathematical model was developed to predict the phase fraction of stable phases in spheroidal graphite cast iron heat-treated at arbitrary heat treatment temperatures and cooling rates. The phase transformation behavior during the isothermal heat treatment of spheroidal graphite cast iron at the intercritical temperature was simulated through thermodynamic calculations, and the eutectoid transformation behavior during subsequent cooling was predicted by using the spheroidal graphite cast iron phase transformation model reported in the literature. In addition, a model that converts the volume fraction of stable phase obtained through the developed model into the area fraction was proposed to improve the accuracy of phase fraction prediction. The calculation results from the present phase fraction prediction model well-reproduced the experimentally measured phase fraction changes at different heat treatment temperature and cooling rate conditions. The hardness values of the heat-treated spheroidal graphite cast iron were predicted using the calculation results of the present phase fraction prediction model and the hardness calculation formula reported in the literature. As a result, the hardness change according to the heat treatment temperature measured under air-cooling and furnace-cooling conditions was similarly simulated.

참고자료

· 없음