스테인레스 스틸 합금: 주요 요소, 핵심 특징 및 스테인레스 스틸 분류

스테인리스강은 일반적으로 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계, 듀플렉스, 석출 경화형의 다섯 가지 범주로 분류됩니다. 이 범주들은 실제적이지만, 특정 등급의 거동을 결정하는 이유는 아닙니다. 특정 등급은 그 조성으로부터 계산되는 두 가지 수치에 의해 결정되며, 부식 저항성은 세 번째 수치로 순위가 매겨집니다. 이 세 가지 수치가 제시되면, 다섯 가지 범주는 암기해야 할 레이블이 아니라 지도상의 영역이 됩니다.

첫 번째 숫자는 크롬 함량이며, 이는 임계값이지 척도가 아닙니다. 두 번째 쌍은 크롬 및 니켈 등가물로, 냉각 시 형성되는 구조가 페라이트, 오스테나이트 또는 혼합물인지 결정합니다. 세 번째는 공식 저항 등가 번호로, 크롬, 몰리브덴, 질소를 단일 수치로 변환하여 등급 간에 비교할 수 있습니다.

이 페이지에서는 세 가지를 제시하고, 일반적인 등급이 각 항목에 어디에 위치하는지 보여주며, 첫 번째 숫자가 제공하는 보호 기능을 제거하는 한 가지 메커니즘을 설명합니다. 즉, 수동 필름을 형성하는 크롬은 결정립계에서 탄소에 의해 제거될 수 있습니다.

크롬은 합금을 스테인리스로 만드는 요소입니다. 고용체 상태에서 약 10.5% 이상이면 금속 표면에 얇고 연속적인 산화크롬 필름이 형성되며, 이 필름이 스테인리스강을 단순히 크롬을 함유한 저합금강과 구분하는 요소입니다. 이 수준 이하에서는 필름이 연속적이지 않아 합금이 일반 강철처럼 녹습니다.

임계값은 분석에서의 크롬 함량이 아니라 용액 상태에서의 크롬 함량에 대한 진술입니다. 크롬이 석출물에 묶여 있으면 필름 형성에 사용할 수 없으므로 합금은 함유량이 적은 것처럼 거동합니다. 이 구별은 마지막 섹션의 전체 주제이며, 인증을 충족하는 등급이 용접부에서 부식될 수 있는 이유를 설명합니다.

니켈은 다른 역할을 합니다. 필름을 생성하지 않으며, 모든 계열에서 부식 저항에 필수적인 것은 아닙니다. 니켈의 역할은 오스테나이트를 안정화하는 것이며, 이것이 오스테나이트계 등급이 일반적으로 판매되는 조성 범위에서 6~22%의 니켈을 함유하고, 페라이트계 등급은 거의 또는 전혀 함유하지 않는 이유입니다.

크롬과 몰리브덴은 모두 페라이트를 선호합니다. 니켈, 탄소, 망간은 오스테나이트를 선호합니다. 셰플러 다이어그램은 전체 조성을 이러한 경향을 포착하는 두 가지 숫자로 줄이며, 등급은 둘 다 계산하여 다이어그램에 배치됩니다.

탄소 항은 구매자를 놀라게 하는 결과를 설명합니다. 니켈 함량이 같은 두 등급은 탄소 함량이 다르면 다른 영역에 위치할 수 있습니다. 왜냐하면 이 표현식에서 탄소는 니켈보다 오스테나이트를 안정화하는 데 30배 더 효과적이기 때문입니다. 이것이 저탄소 등급이 단순히 동일한 등급의 더 깨끗한 버전이 아닌 이유이며, 용접이 관련된 도면에서 L 접미사가 나타나는 이유입니다.

오스테나이트계 행에는 교과서에서 종종 생략되는 자격이 부여됩니다. 어닐링된 오스테나이트계 등급은 비자성이며, 냉간 가공된 등급은 완전히 비자성은 아닙니다. 냉간 가공은 불안정한 오스테나이트계 등급에서 마르텐사이트를 형성할 수 있으므로, 딥 드로잉 또는 심하게 압연된 부품은 어닐링된 인증서가 예측하지 못하는 자기 반응을 보일 수 있습니다. 비자성 거동을 요구하는 사양은 완성된 상태에서 명시해야 하며, 어닐링된 상태에서 명시해서는 안 됩니다.

공식은 염화물 서비스에서 재료를 결정하는 파손 모드이며, 한 가지가 아닌 세 가지 원소에 따라 달라집니다. 공식 저항 등가 번호는 이를 단일 수치로 결합하며, 표준 형식은 크롬 + 몰리브덴의 3.3배 + 질소의 16배입니다.

이 숫자는 일반적인 등급을 약 16에서 70 이상까지의 척도에 배치하며, 이 척도가 316이 해안 지역에 지정되고 304가 지정되지 않는 이유입니다.

두 가지 임계값은 구매 사양에 나타나므로 기억할 가치가 있습니다. 최소 PREN 32는 해수 공식에 대한 저항에 일반적으로 사용되는 수치이며, PREN 40 이상은 황화수소 서비스 및 위험이 더 높은 해수 서비스에 일반적으로 사용되는 수치입니다. 이들은 보장치가 아니라 스크리닝 값이며, 다음 단락에서 그 이유를 설명합니다.

제한 사항은 계산을 게시하는 협회에서 명시합니다. PREN은 한 계열 내에서 등급을 순위 매기는 데 유용하며, 특정 등급이 특정 응용 분야에 적합할지 여부를 예측할 수 없습니다. PREN이 유사한 2205와 904L은 하나는 듀플렉스이고 다른 하나는 오스테나이트계이므로 동일하게 거동하지 않으며, 비교는 동일한 구조의 등급 간에만 의미가 있습니다. 온도, 표면 마감, 흐름 및 침전물의 존재는 모두 결과를 이동시키며, 이 중 어느 것도 공식에 나타나지 않습니다.

크롬은 용액 상태에 있는 동안에만 필름을 형성합니다. 탄소는 이를 제거하며, 결정립계에서 제거합니다. 오스테나이트계 스테인리스강을 약 500~850°C의 온도 범위에 두면, 합금의 탄소가 결정립계에서 크롬과 결합하여 크롬 탄화물을 형성하며, 각 탄화물 바로 옆의 금속은 크롬이 고갈됩니다.

고갈된 영역은 좁고 경계를 따라 연속적이므로, 합금은 더 이상 스테인리스가 아닌 경로를 가지게 되며, 결정의 대부분은 여전히 스테인리스 상태입니다. 부식성 매체는 이 경로를 공격하며, 결과는 입계 부식으로, 표면이 녹슨 것이 아니라 가장자리가 손실된 조인트처럼 보입니다.

두 가지 표준 답변은 다른 메커니즘으로 작동합니다. L 등급은 사용 가능한 탄소를 줄여 탄화물 형성을 줄입니다. 안정화된 등급은 티타늄 또는 니오븀을 추가하여 크롬보다 더 쉽게 탄소와 결합하므로 크롬은 용액 상태로 유지됩니다. 둘 다 올바르며 상호 교환할 수 없습니다. 안정화된 등급은 L 등급보다 높은 온도에서 사용할 수 있으며, L 등급은 일반적으로 더 저렴합니다.

등급은 부품을 종료시킬 것으로 예상되는 메커니즘에 따라 선택해야 합니다. 표는 메커니즘을 계열 및 이를 예측하는 번호와 연결합니다.

DLX는 장쑤성 창저우에서 0.025mm부터 와이어, 50mm까지의 환봉, 0.50mm에서 2.5mm 두께의 스트립, 표준 밀 사이즈의 튜브 및 플레이트를 스테인리스강 및 니켈 합금 제품으로 공급합니다. 이 범위는 오스테나이트계, 페라이트계, 듀플렉스 및 석출 경화형 계열과 함께, 스테인리스 등급이 염화물 또는 환원산에서 한계에 도달할 때 사용되는 니켈 합금을 포함합니다.

재료는 주문에 명시된 표준에 따라 공급되며, 요청 시 EN 10204 3.1 인증서와 시험 결과에 추적 가능한 열 번호가 제공됩니다. 유용한 질문은 등급이 속한 계열이 무엇인지가 아니라, 부품을 종료시킬 것으로 예상되는 메커니즘과 해당 메커니즘을 예측하는 번호가 무엇인지입니다.

그것은 산화크롬 필름이 표면을 보호할 만큼 충분히 연속적이 되는 수준이기 때문입니다. 그 이하에서는 필름이 불완전하여 합금이 저합금강처럼 녹습니다. 이 임계값은 용액 상태의 크롬에 적용되므로, 탄화물에 의해 크롬이 소모된 합금은 인증서에 다르게 명시되어 있더라도 기준선 이하처럼 거동할 수 있습니다.

몰리브덴입니다. 316 등급은 몰리브덴을 추가하며, 몰리브덴은 공식 저항 번호에서 3.3의 가중치를 가지므로, 304의 약 19에서 316의 약 27로 값이 이동합니다. 이는 염화물 서비스에서 중요하지만 해수 임계값 32에 도달하기에는 충분하지 않으므로, 해안 지역 응용 분야에서는 종종 904L, 듀플렉스 등급 또는 니켈 합금으로 이동합니다.

어닐링 상태에서는 그렇지만, 냉간 가공 상태에서는 그렇지 않을 수 있습니다. 냉간 가공은 불안정한 오스테나이트계 등급에서 마르텐사이트를 형성할 수 있으므로, 딥 드로잉 또는 심하게 압연된 부품은 어닐링된 인증서가 예측하지 못하는 자기 반응을 보일 수 있습니다. 비자성 거동을 요구하는 사양은 측정되는 상태를 명시해야 합니다.

약 500~850°C 범위에서 크롬 탄화물이 형성될 때 결정립계에서 크롬이 손실되는 것입니다. 용접부와 그 열영향부는 냉각 시 해당 범위를 통과하므로, 경계는 더 이상 스테인리스가 아닌 경로가 되며 결정 내부만 스테인리스 상태를 유지합니다. 결과는 입계 부식이며, 표준 해결책은 저탄소 등급 또는 안정화 등급입니다.

이는 스크리닝 도구이지 선택 방법이 아닙니다. 한 계열 내에서 등급을 순위 매기며, 특정 등급이 특정 응용 분야에 적합할지 여부를 예측할 수 없습니다. 유사한 값을 가진 듀플렉스 등급과 오스테나이트계 등급은 동일하게 거동하지 않으며, 온도, 표면 마감, 흐름 및 침전물은 모두 공식에 나타나지 않고 결과를 이동시킵니다.

저탄소. 탄소 한계가 약 0.03%로 낮아져 용접 시 결정립계에서 형성될 수 있는 크롬 탄화물의 양이 줄어듭니다. 용접 후 재용해 어닐링할 수 없는 가공 부품에 대한 표준 해결책이며, 안정화 등급보다 저렴합니다.

스테인리스강은 두 가지 계산된 등가물로 배치된 다섯 가지 계열, 하나의 임계값으로 보호되며, 염화물 서비스에서 하나의 숫자로 순위가 매겨집니다. 용액 상태에서 약 10.5% 이상의 크롬은 필름을 형성합니다. 크롬 및 니켈 등가물은 구조가 페라이트, 오스테나이트 또는 혼합물인지 결정합니다. 공식 저항 번호, 크롬 + 몰리브덴의 3.3배 + 질소의 16배는 계열 내 등급을 순위 매기고 32 및 40의 스크리닝 임계값을 설정합니다.

인증서를 변경하지 않고도 보호 기능을 제거할 수 있습니다. 탄소는 약 500~850°C 사이에서 결정립계에서 크롬을 제거하며, 용접은 일반적으로 그렇게 발생하는 곳입니다. 저탄소 등급 또는 안정화 등급은 이를 방지하며, 둘 사이의 선택은 서비스 온도와 비용에 따라 달라집니다.

용접 야금학 참고 문헌에 게시된 셰플러 다이어그램 및 등가 표현식: 크롬 등가물 = Cr + Mo + 1.5 Si + 0.5 Nb, 니켈 등가물 = Ni + 30 C + 0.5 Mn.

영국 스테인리스강 협회, 공식 저항 등가 번호 계산. PREN = Cr + 3.3 Mo + 16 N 표현식, 304, 316, 316L, 904L, 2205, 2507의 게시된 범위, 그리고 PREN이 순위 매기기 및 비교에 유용하지만 특정 응용 분야에 적합할지 여부를 예측할 수 없다는 진술의 출처.

스테인리스강 및 니켈 합금에 대한 게시된 PREN 비교 데이터, 304의 경우 19, 316의 경우 27, 904L의 경우 35, 2205의 경우 36, 2507 및 254 SMO의 경우 43, AL-6XN의 경우 46, 합금 625의 경우 51, 하스텔로이 C-276의 경우 68의 단일 값 제공.

PREN 임계값에 대한 게시된 기술 지침, 최소 32의 값이 해수 공식에 대한 보호에 사용되며 40 이상은 황화수소 및 더 심각한 해수 서비스에 사용된다고 명시.

오스테나이트계 스테인리스강의 민감화에 대한 게시된 연구, 약 500~850°C의 온도 범위에서 결정립계에서의 크롬 탄화물 석출 및 결과적인 크롬 고갈 영역 설명.

열영향부에서의 민감화 및 이를 방지하기 위한 저탄소 및 안정화 등급 사용을 설명하는 게시된 용접 야금학 참고 문헌.

언급된 스테인리스강 등급 및 인용된 조성 범위를 정의하는 제품 표준으로서의 EN 10088 및 ASTM A240.

실제 시험 결과를 포함하고 제조업체 독립 검사 담당자가 승인한 문서로서 3.1 인증서의 정의를 위한 검사 문서 EN 10204.

위의 조성 범위 및 계산된 값은 명명된 등급의 표준 수치이며, 납품된 로트의 수락 한계가 아닙니다. PREN은 순위 지수이며 부식 속도가 아닙니다. 다른 계열에서 동일한 값을 가진 두 등급은 동일하게 거동하지 않습니다. 민감화는 탄소 함량, 해당 범위에서의 시간, 냉각 속도에 따라 달라지므로, 한 번의 가공에서 저항성이 있는 등급은 동일한 분석을 가진 다른 가공에서 공격받을 수 있습니다. 납품된 부품의 특성 값은 해당 상태 및 시험 방향에 따라 달라지며, 인증서는 부품이 아닌 열을 설명합니다. 제품 사양은 개정되며, 구매 주문서에 명시된 판본이 적용됩니다. 이 페이지의 어떤 내용도 엔지니어링 승인 또는 구매자와 공급업체 간에 합의된 자격 테스트를 대체할 수 없습니다.