본 연구에서는 폐기물 소각로에 사용되어지는 파쇄기 부품(Hammer, Cutter 등)의 수명 연장을 위한 신규 재질 및 국산화 개발을 위하여 기존 고망간강 11종(JIS G 5131, SCMnH11) 재질의 Hadfield 강을 기반으로 하여 오스테나이트 상을 보다 안정화시키고 내마모 특성을 향상시키는 Mn 함량을 증가시켰으며, ...
본 연구에서는 폐기물 소각로에 사용되어지는 파쇄기 부품(Hammer, Cutter 등)의 수명 연장을 위한 신규 재질 및 국산화 개발을 위하여 기존 고망간강 11종(JIS G 5131, SCMnH11) 재질의 Hadfield 강을 기반으로 하여 오스테나이트 상을 보다 안정화시키고 내마모 특성을 향상시키는 Mn 함량을 증가시켰으며, 탄화물 석출 지연과 인성을 향상시키는 Ni을 소량 첨가하여 사형 주조 한 후, 급냉하여 미세조직과 기계적 특성에 미 치는 영향을 연구하였다. Mn 함량 선정은 기존 SCMnH11(Fe-12Mn) 이외에 Mn 20wt.%와 22wt.%를 선정하였으며, Ni은 0.5wt.%로 선정하여 총 3종의 합금을 연구 하였다. 합금 제조는 CO2 조형을 이용하여 몰드를 제작하였으며, 전기유 도용해로를 이용하여 주입하였다. 출탕 온도는 1,500∼1,530℃ 범위로 하 여 주입하였으며, 열처리는 고망간강의 전형적인 방법인 Quenching으로 1050℃에서 2시간 유지 후 수냉하였다. 연구 결과, 3종의 합금 모두 고망간강의 전형적인 오스테나이트 조직을 나타냈으며, Mn 함량이 증가할수록 Grain Boundary 크기가 감소하는 결 과를 나타냈다. 또한, Mn 함량이 증가할수록 Cementite 조직으로 보이는 상이 나타났으며, 3종의 합금 모두 (Fe,Mn,Cr)3C 등의 복합 탄화물과 MnS 개재물이 관찰되었다. Ni은 기지 내에서 관찰되어 Mn과 같이 오스 테나이트 상 안정화와 고용강화 역할을 하는 것으로 판단된다. 또한, Mn 함량 증가와 Ni 소량 첨가가 오스테나이트 상 안정화에 기여하여 Grain Boundary 크기 감소에 따른 Stacking FaultEnergy 증가 및 Dynamic Hall-Petch 효과로 경도, 항복강도, 인장강도 및 내마모 특성은 향상 되었 으며, Cementite 조직 형성으로 연신율은 감소하는 경향을 보였다.
본 연구에서는 폐기물 소각로에 사용되어지는 파쇄기 부품(Hammer, Cutter 등)의 수명 연장을 위한 신규 재질 및 국산화 개발을 위하여 기존 고망간강 11종(JIS G 5131, SCMnH11) 재질의 Hadfield 강을 기반으로 하여 오스테나이트 상을 보다 안정화시키고 내마모 특성을 향상시키는 Mn 함량을 증가시켰으며, 탄화물 석출 지연과 인성을 향상시키는 Ni을 소량 첨가하여 사형 주조 한 후, 급냉하여 미세조직과 기계적 특성에 미 치는 영향을 연구하였다. Mn 함량 선정은 기존 SCMnH11(Fe-12Mn) 이외에 Mn 20wt.%와 22wt.%를 선정하였으며, Ni은 0.5wt.%로 선정하여 총 3종의 합금을 연구 하였다. 합금 제조는 CO2 조형을 이용하여 몰드를 제작하였으며, 전기유 도용해로를 이용하여 주입하였다. 출탕 온도는 1,500∼1,530℃ 범위로 하 여 주입하였으며, 열처리는 고망간강의 전형적인 방법인 Quenching으로 1050℃에서 2시간 유지 후 수냉하였다. 연구 결과, 3종의 합금 모두 고망간강의 전형적인 오스테나이트 조직을 나타냈으며, Mn 함량이 증가할수록 Grain Boundary 크기가 감소하는 결 과를 나타냈다. 또한, Mn 함량이 증가할수록 Cementite 조직으로 보이는 상이 나타났으며, 3종의 합금 모두 (Fe,Mn,Cr)3C 등의 복합 탄화물과 MnS 개재물이 관찰되었다. Ni은 기지 내에서 관찰되어 Mn과 같이 오스 테나이트 상 안정화와 고용강화 역할을 하는 것으로 판단된다. 또한, Mn 함량 증가와 Ni 소량 첨가가 오스테나이트 상 안정화에 기여하여 Grain Boundary 크기 감소에 따른 Stacking Fault Energy 증가 및 Dynamic Hall-Petch 효과로 경도, 항복강도, 인장강도 및 내마모 특성은 향상 되었 으며, Cementite 조직 형성으로 연신율은 감소하는 경향을 보였다.
To develop new material and localization for extending the life of crusher parts(hammer, cutter, etc.) used in waste incinerator, I study base on Hadfield steel of 11 specification of high manganese steel(JIS G 5131, SCMnH11). The effect of Mn on the microstructure and mechanical pro...
To develop new material and localization for extending the life of crusher parts(hammer, cutter, etc.) used in waste incinerator, I study base on Hadfield steel of 11 specification of high manganese steel(JIS G 5131, SCMnH11). The effect of Mn on the microstructure and mechanical properties was investigated by quenching after casting with a small amount of Ni which improves the retardation of the carbide precipitation, stabilizes the austenite phase, toughness and improves the wear resistance. In addition to the conventional SCMnH11(Fe-12Mn), Mn 20wt.% and 22wt.% were selected for Mn content, and Ni alloys were added to 0.5wt.%. Alloys were fabricated using CO2 process molding and melted using an electric induction furnace. The molten metal was injected in the range of 1,500∼1,530℃. The heat treatment was carried out by quenching, which is a typical method of high manganese steel, at 105 0℃ for 2 hours and then water cooling. As a result, all three alloys showed a typical austenite structure of high manganese steel, and the grain boundary size decreased as the Mn content increased. In addition, as the Mn content increased, the phase appeared to be a cementite structure, and complex carbides such as (Fe,Mn,Cr)3C and MnS inclusions were observed in all three alloys. Ni is observed in the matrix and it is considered that it acts like stabilization of austenite phase and solidification of employment like Mn. The increase of Mn content and the addition of small amount of Ni contributed to the stabilization of austenite phase. The hardness, yield strength, tensile strength and abrasion resistance were improved due to increase of stacking fault energy and dynamic hall-petch effect due to decrease of grain boundary size. The elongation tended to decrease with cementite formation.
To develop new material and localization for extending the life of crusher parts(hammer, cutter, etc.) used in waste incinerator, I study base on Hadfield steel of 11 specification of high manganese steel(JIS G 5131, SCMnH11). The effect of Mn on the microstructure and mechanical properties was investigated by quenching after casting with a small amount of Ni which improves the retardation of the carbide precipitation, stabilizes the austenite phase, toughness and improves the wear resistance. In addition to the conventional SCMnH11(Fe-12Mn), Mn 20wt.% and 22wt.% were selected for Mn content, and Ni alloys were added to 0.5wt.%. Alloys were fabricated using CO2 process molding and melted using an electric induction furnace. The molten metal was injected in the range of 1,500∼1,530℃. The heat treatment was carried out by quenching, which is a typical method of high manganese steel, at 105 0℃ for 2 hours and then water cooling. As a result, all three alloys showed a typical austenite structure of high manganese steel, and the grain boundary size decreased as the Mn content increased. In addition, as the Mn content increased, the phase appeared to be a cementite structure, and complex carbides such as (Fe,Mn,Cr)3C and MnS inclusions were observed in all three alloys. Ni is observed in the matrix and it is considered that it acts like stabilization of austenite phase and solidification of employment like Mn. The increase of Mn content and the addition of small amount of Ni contributed to the stabilization of austenite phase. The hardness, yield strength, tensile strength and abrasion resistance were improved due to increase of stacking fault energy and dynamic hall-petch effect due to decrease of grain boundary size. The elongation tended to decrease with cementite formation.
주제어
#사형 주조 고망간 내마모 인장 특성 미세조직 Sand Casting High Mn Abrasive Tensile Properties Microstructure
학위논문 정보
저자
박성수
학위수여기관
한국기술교육대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
뿌리산업협동과정 에너지신소재전공
지도교수
김석준
발행연도
2019
총페이지
65
키워드
사형 주조 고망간 내마모 인장 특성 미세조직 Sand Casting High Mn Abrasive Tensile Properties Microstructure
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