자기윤활성을 지닌 Fe-Cr-C-Mn-Cu 합금의 마모거동

Abstract

건설 중장비에서 사용되는 베어링 소재는 매우 높은 면압과 오일과 같은 윤활재를 사용하지 못하는 환경에서 사용된다. 현재 널리 사용되는 소재는 특별한 고체윤활재가 함유된 고력황동소재로 낮은 마찰계수와 높은 마모저항성을 가졌다. 그러나 기본재료인 구리와 주석의 높은 가격상승은 이를 대체하기 위한 새로운 소재개발을 하게 만들었고, 그 결과 Fe-based 재료에 고체 윤활재료 등으로 합금화 한 재료가 관심을 끌게 되었다. 본 연구에서는 건설장비의 베어링 등으로 널리 쓰이는 고력황동 소재를 대체하기 위해 개발된 자기윤활성을 지닌 Fe-Cr-C-Mn-Cu 합금의 마모거동에 대해 고찰하였으며, 특히 마모 중 표면에 산화 보호막 층을 형성하여 합금의 마모저항성을 높이는 현상과 이에 영향을 주는 인자에 관하여 고찰하였다. 그 결과, 마모 중 산화 보호막을 효과적으로 형성하기 위해서는 Cu를 주체로 하는 soft second-phase particles의 Fe-matrix내에 분포하는 양이 가장 큰 영향을 주다는 사실을 발견하게 되었다. 이와 같은 Fe-matrix내의 soft second-phase particles의 분포에 영향을 주는 인자로는 Copper와 Carbon의 첨가량이 가장 큰 영향을 주며, 이에 따라 Copper와 Carbon의 첨가량 증가에 따른 soft second-phase particles의 분포변화가 마모 중 산화보호막 형성을 가능케 하여 마모저항성의 큰 차이를 가져옮을 알 수 있었다.