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고 내마멸 내충격 환경에 적용하기 위한 오스템퍼드 구상흑연주철(Austempered ductile iron) 소재를 개발하기 위하여 최적 합금성분 및 열처리 조건을 확립하기 위한 연구를 행하였다. 본 연구에서는 먼저 탄화물 안정화 원소인 Mn과 구상흑연주철(Austempered ductile iron) 소재를 개발하기 위하여 최적 합금성분 및 열처리 조건을 확립하기 위한 연구를 행하였다. 본 연구에서는 먼저 탄화물 안정화 원소인 Mn과 흑연화 조장원소인 Si을 적절하게 첨가하여 두 원소가 ADI의 기계적 특성을 향상시키는 연구를 진행하였다. 적절한 Si/Mn 비를 결정하기 위하여 Si/Mn 비를 변화시켜가면서 연구를 진행하였다. 그 결과 Si/Mn의 비율은 대략 1.5에서 최적의 경도 및 내 충격값을 얻을 수 있었으며 최적조성은 Si은 3.5% Mn은 대략 2.33% 정도였다. 또한 오스테나이징 조건 및 오스템퍼링 조건을 변화시켜 기계적 특성을 평가 해 본 결과 최적의 열처리 조건은 900℃에서 1시간 오스테나이징을 실시한 후 300℃에서 1시간 오스템퍼링을 실시하였을 때 최적의 경도 및 내충격 특성을 얻을 수 있었다. 이러한 기본 합금 조성 및 열처리 조건을 이용하여 경도 및 내충격 마멸 특성을 더욱 향상시키기 위하여 V, Ti을 각각 단독 및 복합첨가 하여 기계적 특성을 측정하였고, B의 첨가가 주방 및 열처리 후의 조직 및 경도에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 내마멸 특성을 파악하기 위하여 Pin-on-disc 마멸시험을 실시하였으며 내 부식 마멸특성을 파악하기 위하여 습식 마멸시험을 실시하여 최적의 마멸특성을 가지는 합금조성 및 열처리 조건을 확립하였다. 이러한 결과 최적의 합금조성을 선정하여 50mm 볼을 주조하여 실제 사용환경인 내충격 마모 환경에서 모사 마멸시험을 실시하였다. 그 결과를 기존에 사용하고 있는 단조볼과 비교하여 측정하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 최적화시킨 ADI 볼이 기존의 단조볼 등에 비해 경도특성과 함께 내마모성이 우수함을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Austemepered ductile iron (ADI) grinding balls for crushing lime stones during desulfurization in the electric power generation plant were developed through systematic investigation of alloy design and heat treatment. Current study confirmed that the optimum Si/Mn ratio of ADI was approximately 1.5 ...

Austemepered ductile iron (ADI) grinding balls for crushing lime stones during desulfurization in the electric power generation plant were developed through systematic investigation of alloy design and heat treatment. Current study confirmed that the optimum Si/Mn ratio of ADI was approximately 1.5 for better mechanical properties. In the experimental ranges of 3.0-3.5%Si and 0-3.0%Mn, the standard composition of ADI was selected to have 3.5%Si and 2.33%Mn. Various compositions of V, Ti, and combined V and Ti elements were added to the standard composition in order to improve wear and impact properties. Heat treatment conditions including austenization and tempering were also examined in order to obtain the best combination of hardness, wear, and impact properties. Rockwell hardness test, Charpy impact test, and pin-on-disc wear test were employed to examine the mechanical properties. Prototype of 50 mm diameter grinding balls were manufactured by conventional ADI casting process with optimized alloy compositions under optimized heat treatment conditions. Ni and Mo together with B addition were systematically investigated as a function of heat treatment condition to improve the hardenability and mechanical property. The impact wear performance of the grinding balls against lime stones was evaluated by a self-made impact wear evaluation apparatus. Life time of the ADI milling balls were also evaluated based on the drum rotation wear test.

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