보통회주철(GC300)에 Cr, Mo, Cu 첨가제를 넣어 고급 회주철(HCI350)을 제작하고, 미세 조직과 기계적 물성치, 피로강도의 변화를 연구하였다. 주철을 환봉형과 평판형 주물로 제작하였으며, 이들을 절단 및 연마하여 나이탈 수용액으로 에칭한 후 미세조직의 면적비율을 측정하였다. 첨가물에 의해 편상 흑연결정(flake graphite)의 크기가 감소하고 고밀 펄라이트 함량이 증가하여 인장강도, 피로강도의 향상이 확인되었다. 피로시험 결과 획득한 피로수명 데이터를 바탕으로 최우추정법이 적용된 2모수 와이블 분포를 이용하여 확률-응력-수명 곡선을 산출하였다. 확률-응력-수명곡선 산출 결과 HCI350은 GC300에 비해 피로강도는 크게 개선되었고 수명데이터의 분산성은 낮아졌으나, 피로응력완화에 따른 피로수명의 증가가 크게 나타났다. 산출된 확률-응력-수명 곡선을 이용하여 요구수명 사이클 수에 대한 허용응력 값을 정량적으로 제시함으로써 신뢰성 수명설계에 위한 기초자료를 제시하였다.
보통회주철(GC300)에 Cr, Mo, Cu 첨가제를 넣어 고급 회주철(HCI350)을 제작하고, 미세 조직과 기계적 물성치, 피로강도의 변화를 연구하였다. 주철을 환봉형과 평판형 주물로 제작하였으며, 이들을 절단 및 연마하여 나이탈 수용액으로 에칭한 후 미세조직의 면적비율을 측정하였다. 첨가물에 의해 편상 흑연결정(flake graphite)의 크기가 감소하고 고밀 펄라이트 함량이 증가하여 인장강도, 피로강도의 향상이 확인되었다. 피로시험 결과 획득한 피로수명 데이터를 바탕으로 최우추정법이 적용된 2모수 와이블 분포를 이용하여 확률-응력-수명 곡선을 산출하였다. 확률-응력-수명곡선 산출 결과 HCI350은 GC300에 비해 피로강도는 크게 개선되었고 수명데이터의 분산성은 낮아졌으나, 피로응력완화에 따른 피로수명의 증가가 크게 나타났다. 산출된 확률-응력-수명 곡선을 이용하여 요구수명 사이클 수에 대한 허용응력 값을 정량적으로 제시함으로써 신뢰성 수명설계에 위한 기초자료를 제시하였다.
High-grade gray cast iron (HCI350) was prepared by adding Cr, Mo and Cu to the gray cast iron (GC300). Their microstructure, mechanical properties and fatigue strength were studied. Cast iron was made from round bar and plate-type castings, and was cut and polished to measure the percentage of each ...
High-grade gray cast iron (HCI350) was prepared by adding Cr, Mo and Cu to the gray cast iron (GC300). Their microstructure, mechanical properties and fatigue strength were studied. Cast iron was made from round bar and plate-type castings, and was cut and polished to measure the percentage of each microstructure. The size of flake graphite decreased due to additives, while the structure of high density pearlite increased in volume percentage improving the tensile strength and fatigue strength. Based on the fatigue life data obtained from the fatigue test results, the probability - stress - life (P-S-N) curve was calculated using the 2-parameter Weibull distribution to which the maximum likelihood method was applied. The P-S-N curve showed that the fatigue strength of HCI350 was significantly improved and the dispersion of life data was lower than that of GC300. However, the fatigue life according to fatigue stress alleviation increased further. Data for reliability life design was presented by quantitatively showing the allowable stress value for the required life cycle number using the calculated P-S-N curve.
High-grade gray cast iron (HCI350) was prepared by adding Cr, Mo and Cu to the gray cast iron (GC300). Their microstructure, mechanical properties and fatigue strength were studied. Cast iron was made from round bar and plate-type castings, and was cut and polished to measure the percentage of each microstructure. The size of flake graphite decreased due to additives, while the structure of high density pearlite increased in volume percentage improving the tensile strength and fatigue strength. Based on the fatigue life data obtained from the fatigue test results, the probability - stress - life (P-S-N) curve was calculated using the 2-parameter Weibull distribution to which the maximum likelihood method was applied. The P-S-N curve showed that the fatigue strength of HCI350 was significantly improved and the dispersion of life data was lower than that of GC300. However, the fatigue life according to fatigue stress alleviation increased further. Data for reliability life design was presented by quantitatively showing the allowable stress value for the required life cycle number using the calculated P-S-N curve.
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제안 방법
일반적으로 정적극한강도와 피로 수명분포는 정규분포, 대수 정규분포 및 와이블분포를 따르는 것으로 알려져 있다.(18)본 연구에서는 세 가지 분포 함수 중 최우추정법을 이용한 2 모수 와이블분포(2-parameter Weibulldistribution)가 수명분포와 가장 좋은 일치를 보인다는 문헌(19)에 따라 통계분석법을 이용해 확률-응력-수명(P-S-N, Probability-Stress-Life) 선도를 추정하였다. 재료의 일정한 수명영역에 대해서 S-N 선도를 Basquin(20)이 제안한 거듭제곱형태의 식의 양변에 log를 취함으로써 식 (3)과 같이 대수 방정식으로 나타낼 수 있으며, S-N 선도 상에 응력 진폭 축과 수명 사이클 축을 대수 눈금으로 나타내 그릴 수 있다.
Fig. 8과 Fig. 9에 제시한 P-S-N 곡선으로부터 각 누적 파손확률을 기준으로 50만 사이클, 100만 사이클, 200만 사이클에 해당하는 허용응력과 인장강도 대비 허용응력 수준(%)을 구하였으며 Table 7에 정리하였다. 예를 들어 GC300과 HCI350으로 제작한 금형이 있을 경우, 누적 파손확률을 1%(B1수명)로 정할 때 50만 사이클의 수명을 기대하여 사용하고자 하면, 금형 내부의 작용 응력은 각각 62MPa, 121MPa 이하가 되도록 설계해야 할 것이다.
GC300에 비해 흑연의 크기가 확연히 작아지고, 펄라이트조직의 함량이 상대적으로 많아져 기계적 물성치가 다소 향상될 수 있을 것으로 생각되었다. HCI350 또한 미세조직사진의 이미지 분석을 통해 각 조직에 대한 면적비율을 산출하였다.
5 mm/min의 부하속도로 인장시험을 수행하였다. 각 소재의 인장응력-인장변형률 곡선을 구하고 항복강도와 인장강도, 파단시 신장률을 구했다. 항복강도는 0.
각종 기계 부품 성형용 금형 소재에 사용되는 회주철에 대해 미세조직 분석 및 인장시험과 회전 굽힘 피로시험을 수행하였다. 일반 회주철 GC300과 이에 Cr, Mo, Cu 성분을 첨가한 고급 회주철 HCI350의 기계적 물성과 피로 특성을 비교하였으며, 연구결과는 다음과 같다.
HCI350 소재는 보통 회주철에Cr, Mo, Cu성분을 첨가하여 제작되는 고급 회주철이며 미세 조직 및 기초 물성치가 보통 회주철에 비해 상당히 다를 수 있기 때문에 피로수명시험 데이터에 대해서는 확률론적 수명 평가가 요구된다. 또한 주물 형상에 따라 이들 회주철에 대한 피로수명의 분산을 정량적으로 분석하고, 피로시험 데이터에 대한 신뢰도를 고려한 확률-응력-수명(P-S-N) 곡선을 제시한다.
만능재료시험기(Z250, ZWICK)를 사용해서, 회주철 GC300, HCI350의 환봉형 및 편상형 소재별로 10개의 시험편을 0.5 mm/min의 부하속도로 인장시험을 수행하였다. 각 소재의 인장응력-인장변형률 곡선을 구하고 항복강도와 인장강도, 파단시 신장률을 구했다.
폴리싱 표면을 3% 나이탈 부식액에 9초간 에칭한 후 주사전자현미경(FE-SEM)을 이용해 미세조직을 관찰하였다. 미세조직을 2000배로 확대하여 우선 관찰한 후 무작위로 세 곳의 위치에서 500배 화면에서 조직사진을 촬영하고 이미지 프로세싱 프로그램(I-solution, IMTechnology사)을 이용하여 각 조직의 면적 비율을 측정하였다. 시험편의 파면을 FE-SEM을 통해 관찰하고 피로 파괴의시작점과 파괴과정을 분석하였다.
본 연구에서는 널리 상용중인 보통 회주철(KS_GC300)과 첨가제로 Cr, Mo, Cu를 투여한 고급회주철(KS_HCI350)을 환봉형과 판상형으로 제작하고, 이에 대한 기계적 물성치와 피로강도를 비교하였으며 미세 조직과 파면의 관찰로 그 차이의 본 연구에서는 널리 상용중인 보통 회주철(KS_GC300)과 첨가제로 Cr, Mo, Cu를 투여한 고급회주철(KS_HCI350)을 환봉형과 판상형으로 제작하고, 이에 대한 기계적 물성치와 피로강도를 비교하였으며 미세 조직과 파면의 관찰로 그 차이의 원인을 분석하였다. HCI350 소재는 보통 회주철에Cr, Mo, Cu성분을 첨가하여 제작되는 고급 회주철이며 미세 조직 및 기초 물성치가 보통 회주철에 비해 상당히 다를 수 있기 때문에 피로수명시험 데이터에 대해서는 확률론적 수명 평가가 요구된다.
지름 30 mm의 환봉형 주조물은, 용탕을 몰드의 하부에서 상부로 중력의 역방향으로 충분히 채워 넣은 뒤에 냉각하여 제작하였으며, 미세기공과 개재물 결함이 내재할 수 있는(17)상부를 제거한 뒤 하부에서 시험편을 절취하여 제작하였다. 시험편 제작을 위한 판상 주조물은 두께 25mm의 평판을 역시 하부에서 두께 방향(중력의 역방향)으로 용탕을 주입하여 충분히 채운 뒤냉각 제작하였으며, 인장 시험편은 주조물 폭 방향으로 제작하였다. 인장시험용 시험편은 Fig.
미세조직을 2000배로 확대하여 우선 관찰한 후 무작위로 세 곳의 위치에서 500배 화면에서 조직사진을 촬영하고 이미지 프로세싱 프로그램(I-solution, IMTechnology사)을 이용하여 각 조직의 면적 비율을 측정하였다. 시험편의 파면을 FE-SEM을 통해 관찰하고 피로 파괴의시작점과 파괴과정을 분석하였다.
각종 기계 부품 성형용 금형 소재에 사용되는 회주철에 대해 미세조직 분석 및 인장시험과 회전 굽힘 피로시험을 수행하였다. 일반 회주철 GC300과 이에 Cr, Mo, Cu 성분을 첨가한 고급 회주철 HCI350의 기계적 물성과 피로 특성을 비교하였으며, 연구결과는 다음과 같다.
제작된 주조물을 절취한 후, 샌드 연마지(#2000)를 사용하여 표면연마하고 1 μm 등급의 다이아몬드 슬러리를 사용하여 미세한 표면연마를 실시하였다.
용탕 주입온도는 1370℃, 출탕온도는1500℃로 하였다. 지름 30 mm의 환봉형 주조물은, 용탕을 몰드의 하부에서 상부로 중력의 역방향으로 충분히 채워 넣은 뒤에 냉각하여 제작하였으며, 미세기공과 개재물 결함이 내재할 수 있는(17)상부를 제거한 뒤 하부에서 시험편을 절취하여 제작하였다. 시험편 제작을 위한 판상 주조물은 두께 25mm의 평판을 역시 하부에서 두께 방향(중력의 역방향)으로 용탕을 주입하여 충분히 채운 뒤냉각 제작하였으며, 인장 시험편은 주조물 폭 방향으로 제작하였다.
제작된 주조물을 절취한 후, 샌드 연마지(#2000)를 사용하여 표면연마하고 1 μm 등급의 다이아몬드 슬러리를 사용하여 미세한 표면연마를 실시하였다. 폴리싱 표면을 3% 나이탈 부식액에 9초간 에칭한 후 주사전자현미경(FE-SEM)을 이용해 미세조직을 관찰하였다. 미세조직을 2000배로 확대하여 우선 관찰한 후 무작위로 세 곳의 위치에서 500배 화면에서 조직사진을 촬영하고 이미지 프로세싱 프로그램(I-solution, IMTechnology사)을 이용하여 각 조직의 면적 비율을 측정하였다.
(4) 파단면의 분석결과, GC300와 HCI350의 파괴과정을 별 차이가 없었다. 피로 파괴의 시작은 연성적인 파괴 거동으로 인해 표면 부의 시어립 발생과 함께, 편성흑연이 응력 집중원으로 작용하고 주로 흑연 결정과 철 기지 재의 계면 부에서 파괴가 일어나 철 기지 재의 연성 파괴를 유발하며 파괴가 진행하였다.
2.3 피로시험
피로수명 데이터를 획득하기 위하여 4절점 회전 굽힘 피로 시험기(H7, SHIMAZU)을 사용하여 피로시험을 수행하였다. 회전 굽힘 피로 시험은 재료의 표면에 인장과 압축을 교대로 주며 피로를 일으키게 하도록 고안된 시험 방법이다.
6은 회주철 GC300, HCI350의 시험편에 대한 응력 진폭 – 수명 사이클 수 데이터 및 곡선을 나타낸다. 피로시험은 내부 결함이 거의 없는 환봉형주물의 하부에서 절취한 시험편으로 두 소재의 피로 강도를 비교하였다. 모든 피로시험 편의 최고 응력 레벨은 정하중 시험에 의해 얻어진 정적 항복강도의 아래에 위치하므로 본 피로시험의 응력 범위는 거시적으로 탄성 범위 내에 있다.
피로시험을 통해 획득한 응력 진폭 수준별 수명 사이클 수 데이터를 바탕으로 두 가지 소재에 대하여 P-S-N선도를 추정하였다. 일반적으로 정적극한강도와 피로 수명분포는 정규분포, 대수 정규분포 및 와이블분포를 따르는 것으로 알려져 있다.
시험 조건은 응력비 –1, 회전 수 3000rpm으로 설정하였으며, 시험 응력은 총 5개의 응력레벨로 나누어 응력 레벨 당 7개의 시험편을 사용하였다. 하중레벨은 피로시험 결과가 103 사이클 이상의 피로한도 내에 나타나도록 GC300은 앞에서 구한인장강도의 14%, 27%, 40%, 54%, 67%로 설정하였고, HCI350은 인장강도의 30%, 40%, 50%, 61%, 71%로 설정하여 시험을 수행하였다. 본 시험에서는107 사이클을 시험종료(RUN-OUT) 시간으로 설정하였다.
대상 데이터
하중레벨은 피로시험 결과가 103 사이클 이상의 피로한도 내에 나타나도록 GC300은 앞에서 구한인장강도의 14%, 27%, 40%, 54%, 67%로 설정하였고, HCI350은 인장강도의 30%, 40%, 50%, 61%, 71%로 설정하여 시험을 수행하였다. 본 시험에서는107 사이클을 시험종료(RUN-OUT) 시간으로 설정하였다.
시험 조건은 응력비 –1, 회전 수 3000rpm으로 설정하였으며, 시험 응력은 총 5개의 응력레벨로 나누어 응력 레벨 당 7개의 시험편을 사용하였다.
시험편 제작을 위한 판상 주조물은 두께 25mm의 평판을 역시 하부에서 두께 방향(중력의 역방향)으로 용탕을 주입하여 충분히 채운 뒤냉각 제작하였으며, 인장 시험편은 주조물 폭 방향으로 제작하였다. 인장시험용 시험편은 Fig. 2와같이 KS B 0801규격에 의거하여 제작하였고, 피로시험용 시험편은 JIS Z 2274규격에 의거하여 제작하였다.
자동차 부품, 기어, 공구, 프레스 금형에 사용되는 회주철 KS_GC300과 KS_HCI350을 동진주공(주)에서 제작하여 사용하였다. 환봉형과 판상형의 주조물을 제작하기 위한 샌드몰드를 만들고 이를 통해 성형한 시편 주조물의 형상과 치수를 Fig.
데이터처리
본 시험에서 사용한 주철의 피로 수명 데이터와 산출한 P-S-N 선도 간의 분산을 평가하기 위해 잔차제곱합(sum of Squared error, SSE)(21,22)을이용하였다. 사용된 식은 아래 (4)에 나타내었으며, 산출된 결과를 Table 6에 제시하였다.
성능/효과
(1) 미세조직을 분석한 결과 고급회주철 HCI350은 Cr, Mo, Cu를 첨가함으로써 보통회주철 GC300보다 편성흑연 결정(graphite)의 크기와 함량이 줄어들고 고밀 펄라이트의 함량이 증가하였다.
(2) 회주철을 수직 환봉형으로 성형한 결과, 환 봉의 건전한 조직인 하부에서 HCI350의 인장강도가 GC300보다 약 30% 증가하였다. 이는 Cr, Mo, Cu 첨가로 인해 흑연의 크기가 작아지고 고밀 펄라이트의 함량이 증가하였기 때문으로 볼 수 있다.
(3) HCI350은 GC300보다 피로 강도가 약 35% 향상된 결과를 나타냈으며 피로 강도와 수명의 분산 또한 작아졌다. 이는 인장강도 거동과 유사한 결과를 보였으며, Cr, Mo, Cu 첨가로 인해 고밀 펄라이트의 함량이 증가하고 흑연의 크기가 작아지면서 피로 강도가 향상되는 효과를 내고 피로 수명의 분산성을 낮춘 것으로 생각된다.
(4) 파단면의 분석결과, GC300와 HCI350의 파괴과정을 별 차이가 없었다. 피로 파괴의 시작은 연성적인 파괴 거동으로 인해 표면 부의 시어립 발생과 함께, 편성흑연이 응력 집중원으로 작용하고 주로 흑연 결정과 철 기지 재의 계면 부에서 파괴가 일어나 철 기지 재의 연성 파괴를 유발하며 파괴가 진행하였다.
4는 고급회주철 HCI350 환 봉의 미세조직사진을 나타내고 있다. GC300에 비해 흑연의 크기가 확연히 작아지고, 펄라이트조직의 함량이 상대적으로 많아져 기계적 물성치가 다소 향상될 수 있을 것으로 생각되었다. HCI350 또한 미세조직사진의 이미지 분석을 통해 각 조직에 대한 면적비율을 산출하였다.
HCI350 소재는 GC300보다 강도가 전반적으로 우수하였으나, 판상형 주철의 인장 및 항복강도는 환봉형에 비해 매우 열등해졌으며(t-검정p<0.05), 판상형 HCI350의 인장강도는 GC300의 환봉형 수준으로 떨어지고 신장률은 오히려 GC300보다도 저하되었다(Table 3).
저밀 펄라이트의 면적비율은 큰 변화가 없었으며 고밀 펄라이트의 면적비율은 약 4%p 증가하였다. HCI350에서 흑연 결정의 크기와 함량은 줄어들고 강도 향상을 야기하는 고밀 펄라이트의 함량이 증가한 결과는 Cr, Mo, Cu의 첨가제의 효과로 생각되며, HCI350의 기계적 인장강도와 피로 강도의 향상에 좋은 영향을 미칠 것으로 예상한다. GC300과 HCI350을 판상형으로 제작하였을 경우, 두께 25mm의 평판 공간의 하부에서 두께 방향(중력의 역방향)으로 용탕을 주입하였기 때문에 주물에서는 미세한 기공이나 미세 게재물이 상부로 떠오르지 못한 채 일부 존재하였음을 확인할 수 있었다.
GC300과 HCI350의 구성 조직의 형태와 면적비율은 Table 2와 같다. HCI350에서는 편성흑연의 최대 크기가 GC300에 비해 약 40% 작아졌고 흑연의 면적비율은 약 4%p 감소하였다. 저밀 펄라이트의 면적비율은 큰 변화가 없었으며 고밀 펄라이트의 면적비율은 약 4%p 증가하였다.
(5) Collini 등(6)은 서로 다른 주조공장에서 제작된 펄라이트 회주철에 대해 미세구조 차이에 따른 재료의 기계적 특성을 비교였다. 그 결과 미세구조 차이와 기계적 거동사이에 명확한 관계를 비교할 수는 없었지만, 흑연에 의해 기계적 물성이 낮아지고 공융결정(eutecticcrystal)의 미세구조 밀도가 피로한도를 높였으며 조직분석결과가 기계적 특성의 차이를 추정하는데 유용하다고 하였다.
또한, 계수 b가 크다는 것은 피로 하중변동에 따른 피로 수명의 변화가 크다는 것을 의미하고 절편 log(K)가 크다는 것은 신뢰할 수 있는 안전 수명영역이 넓다는 것을 의미한다. 따라서 HCI350은 GC300보다 하중을 완화하고 파손확률을 낮출 때, 피로 수명 예측값의 증가분이 상대적으로 큼을 알 수 있다. 즉, 본 피로시험에서 140MPa 이상의 시험 응력 범위를 기준으로 HCI350이 GC300보다 동일하중에서 4배 이상의 피로 수명이 예측되었으며, 반복 하중을 받는 강도 부재의 재료로써 HCI350이 훨씬 우수한 소재인 것으로 평가되었다.
HCI350에서는 편성흑연의 최대 크기가 GC300에 비해 약 40% 작아졌고 흑연의 면적비율은 약 4%p 감소하였다. 저밀 펄라이트의 면적비율은 큰 변화가 없었으며 고밀 펄라이트의 면적비율은 약 4%p 증가하였다. HCI350에서 흑연 결정의 크기와 함량은 줄어들고 강도 향상을 야기하는 고밀 펄라이트의 함량이 증가한 결과는 Cr, Mo, Cu의 첨가제의 효과로 생각되며, HCI350의 기계적 인장강도와 피로 강도의 향상에 좋은 영향을 미칠 것으로 예상한다.
따라서 HCI350은 GC300보다 하중을 완화하고 파손확률을 낮출 때, 피로 수명 예측값의 증가분이 상대적으로 큼을 알 수 있다. 즉, 본 피로시험에서 140MPa 이상의 시험 응력 범위를 기준으로 HCI350이 GC300보다 동일하중에서 4배 이상의 피로 수명이 예측되었으며, 반복 하중을 받는 강도 부재의 재료로써 HCI350이 훨씬 우수한 소재인 것으로 평가되었다.
는 파손확률(50%)에서의 피로 수명 예측값을 의미한다. 파손확률 50%는 평균수명에 상당하는데, 이 값을 기준으로 산출한 HCI350의 SSE 결과가 GC300보다 약 3.7배 작은 것은 그만큼 수명 데이터의 분산 정도가 작아서 HCI350의 피로 수명 데이터가 높은 신뢰성을 보였다.
피로시험 결과를 비교하여 보면 본 시험의 수명 사이클 수의 범위에서, HCI350의 피로 강도가 GC300에 비해 약 35% 향상된 결과를 나타내었다. 이와 같은 피로 강도의 증가는 GC300에 비해 Cr,Mo, Cu 성분의 첨가로 주물의 표면이 급랭하여 경화되는 칠드(chill)현상을 방지하고 흑연의 생성이 일정량 억제되어 흑연 결정의 크기와 비율이 낮아지고 미세조직 내 고밀 펄라이트 비율이 높아졌기 때문으로 생각된다.
후속연구
(5) 최우추정법을 적용한 2 모수 와이블분포를 이용하여 다섯 종류의 주철 소재에 대해 파손확률 1%, 10%, 50%에 대한 P-S-N 선도를 산출하였는데, 이 선도를 통해 임의의 하중에 대한 피로 수명을 정량적으로 예측할 수 있기 때문에 회주철 GC300과 HCI350에 대한 신뢰성 설계 데이터로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
회주철이란?
회주철은 우수한 주조성, 내식성, 열전도성, 진동 감쇠능, 내마모성 및 저렴한 가격(강재에 비해 20-40%의 가격)으로 인해 산업기계에 널리 사용되는 주물 소재이다.(1~4) 이 때문에 주철의 미세구조,기계적 특성 및 피로거동의 개선에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다.
회주철의 미세구조는 무엇에 의존하는가?
(1~4) 이 때문에 주철의 미세구조,기계적 특성 및 피로거동의 개선에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 회주철의 미세구조는 주물 전에 혼합된 화학적 조성에 크게 의존하며, 용탕에 혼합하는 접종제(inoculant)와 주물의 냉각조건에 의해서도 상당히 달라진다. 회주철은 철 결정 기지재(ferrous matrix)에 분산되어 있는 흑연 층상 결정(graphite lamellas)으로 구성되어 있다.
주철의 미세구조,기계적 특성 및 피로거동의 개선에 대한 연구가 활발하게 이루어져온 이유는?
회주철은 우수한 주조성, 내식성, 열전도성, 진동 감쇠능, 내마모성 및 저렴한 가격(강재에 비해 20-40%의 가격)으로 인해 산업기계에 널리 사용되는 주물 소재이다.(1~4) 이 때문에 주철의 미세구조,기계적 특성 및 피로거동의 개선에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다.
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