침투비파괴검사기사 주철 — 구상흑연·성장억제·회철 특성

구상흑연주철은 흑연이 구형으로 분포하여 현미경상 표적이나 불스아이(bull's eye)처럼 보이는 조직을 형성한다. 이러한 구상흑연 분포가 인성을 향상시키는 핵심 특징이므로 구상흑연=불스아이 키워드를 연상하면 조직 판단에 도움이 된다. 접종제로는 마그네슘(Mg)을 주로 쓰며 아연(Zn)은 접종제로 사용하지 않는다고 본다.

주철의 흑연 성장은 시간이 지나면서 흑연이 자라 부피가 늘어나는 현상을 의미한다. 흑연 성장을 방지하려면 흑연의 형성과 성장을 억제하는 합금 원소를 첨가해야 한다. 크롬(Cr), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 같은 원소는 흑연을 안정화시키고 성장을 억제하는 역할을 한다. 탄소나 규소의 증가나 흑연의 대형화는 오히려 성장을 촉진하므로 주의해야 한다.

회철(회주철)은 흑연이 존재하여 경도가 높고 주조성이 좋지만 취성 재료로서 상온에서 소성변형이 어렵다. 연성 재료인 강과 대비하여 회철은 연신율이 작고 파괴 시 깨지기 쉬운 특성을 보이므로 용도와 요구 특성에 따라 적절히 선택해야 한다.

철-탄소 계 합금상태도 관점에서 펄라이트는 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 섞인 조직이며, 펄라이트 형성은 오스테나이트가 냉각되어 두 상으로 변하는 공석반응(eutectoid reaction)에 의해 일어난다. 공석반응은 하나의 고상이 두 가지 고상으로 동시에 변하는 반응으로 펄라이트 생성과 직접 관련된다.