18-8 스테인리스 스틸 대 304 대 316

18-8 스테인리스강은 일반적으로 약 18% 크롬과 8% 니켈을 포함하는 오스테나이트 크롬-니켈 합금 그룹을 의미하며, 실제 사용 시 이 용어는 대부분 304 유형을 나타냅니다. 일반적인 내식성, 성형성, 용접성 및 비용 효율성 측면에서 304 유형은 여전히 기본 선택입니다. 피팅, 틈새 부식 또는 염화물 환경에 대한 향상된 내성이 필요한 경우, 재료 비용이 더 높더라도 316 등급(몰리브덴 첨가)이 더 우수한 선택입니다. 18-8/304와 316 중에서 선택하는 엔지니어는 소재를 지정하기 전에 환경적 공격성, 제작 요구 사항, 필요한 수명 및 예산을 고려해야 합니다.

소개 및 간략한 역사적 배경

300 시리즈의 스테인리스강은 현대의 제조, 식품 가공, 화학 장비 및 건축 마감재를 형성해 왔습니다. "18-8" 라벨은 약 18% 크롬과 약 8% 니켈이라는 두 가지 주요 합금 첨가물을 강조하는 초기 업계 약어에서 유래했습니다. 이 속기는 Type 304 또는 UNS S30400과 같은 정확한 등급 이름을 사용하는 현대의 통합 번호 체계보다 앞선 것입니다. 시간이 지남에 따라 304형은 18-8 합금의 일반적인 실용적 구체화가 되었습니다. 316 등급은 나중에 염화물 함유 환경에서 국부 부식에 더 잘 견딜 수 있도록 몰리브덴을 추가하여 발전했습니다. 특정 서비스에 적합한 등급에 대한 신뢰할 수 있는 지침은 합금 화학, 미세 구조, 환경 노출 및 제조 방법을 연결해야 합니다.

"18-8"이 실제로 의미하는 것

"18-8"은 오스테나이트 300 시리즈 내의 공통 화학 포인트를 포착하는 설명 문구입니다. 이는 공식적인 사양을 구성하지 않습니다. 다른 300 계열 합금도 비슷한 크롬-니켈 수준을 보일 수 있지만 일반적으로 18-8을 304 유형과 동일시합니다. 엔지니어는 정확한 재료 특성이나 표준을 적용해야 하는 경우 조달 문서에 "18-8"을 사용하지 말고 대신 등급과 참조 표준(예: ASTM A240에 따른 유형 304)을 명시해야 합니다.

화학 성분 비교(간결한 표)

아래 표는 일반적인 사양 한계(널리 사용되는 재료 표와 ASTM 요약에서 가져온 값)를 사용하여 각 등급에 대한 일반적인 구성 범위를 정리한 것입니다. 이 범위는 단조 304 및 316에 대한 업계 일반적인 값을 나타내며, 밀 테스트 인증서 한도는 구매 사양을 참조하세요.

참고:

• 18-8 속기는 대략적인 크롬 및 니켈 함량을 반영하며, 최신 조달은 ASTM A240 또는 이와 동등한 기준을 참조해야 합니다.

미세 구조 및 야금학 기초

304와 316은 모두 오스테나이트 계열에 속합니다. 이들의 매트릭스는 상온에서 니켈에 의해 안정화된 면중심입방(FCC) 오스테나이트입니다. 이 미세 구조는 연성, 우수한 저온 인성, 가열 중 비경화 거동, 어닐링 상태에서의 거의 비자성 응답을 제공합니다. 재료가 약 425~850°C 내에서 시간을 보내면 입자 경계에서 카바이드 침전이 발생할 수 있으며, 이는 크롬 고갈과 잠재적인 입계 부식으로 이어집니다. 용접 또는 열 노출 시 감작을 완화하기 위해 저탄소 변형(304L, 316L) 또는 안정화 등급(316Ti, 321)이 사용됩니다. 316에 몰리브덴을 첨가하면 염화물 함유 용액에서 수동 산화물 층의 안정성을 개선하여 피팅 및 틈새 부식에 대한 저항성을 높입니다.

기계적 특성 비교(표)

일반적인 단조 형태(시트, 플레이트, 스트립)에 대한 일반적인 어닐링 기계적 특성은 설계에 대한 지침을 제공합니다. 실제 값은 제품 형태, 냉간 가공 및 공급업체 테스트 데이터에 따라 달라집니다.

통역:

두 등급 모두 어닐링 조건에서 유사한 벌크 기계적 거동을 보입니다. 대부분의 경우 인장 강도가 아닌 환경에 따라 선택이 결정됩니다.

부식 거동 및 저항 메커니즘

패시브 필름 및 일반 부식
크롬은 얇고 밀착력 있는 산화크롬 필름을 형성하여 다양한 산화 환경으로부터 기판 강철을 보호합니다. 니켈은 필름의 안정성과 매트릭스의 연성을 향상시킵니다.

국부적 부식(구멍, 틈새)
염화물 이온은 패시브 필름에 도전하여 국부적인 공격을 일으킬 수 있습니다. 316 타입의 몰리브덴은 재패시베이션 동역학을 개선하고 피팅의 역치를 높여 해양 및 염화물 함유 공정 스트림에서 316이 304보다 현저히 우수합니다.

응력 부식 균열(SCC)
오스테나이트 재종은 인장 응력을 받는 고온에서 염화물 SCC가 발생할 수 있습니다. 제어 전략에는 재료 선택, 잔류 응력 완화 및 염화물 제어가 포함됩니다.

패시베이션 및 유지 관리
화학적 패시베이션(질산 또는 구연산 처리)은 유리 철을 제거하고 크롬이 풍부한 패시브 층의 형성을 촉진합니다. 정기적인 점검과 일상적인 청소는 많은 애플리케이션에서 서비스 수명을 연장합니다.

제작: 성형, 용접, 기계 가공성, 열처리

성형 및 냉간 작업
304는 일반적으로 성형 및 딥 드로잉이 용이합니다. 공작물 경화 속도는 보통이며 금형과 성형 공구는 스프링백을 고려해야 합니다. 316도 성형이 잘 되지만 공작물 경화 및 스프링백이 약간 더 높습니다.

용접
304와 316 모두 일반적인 용융 공정을 통해 쉽게 용접할 수 있습니다. 열 입력 제어 및 필러 금속 선택이 중요하며, 304 용접의 경우 일치하는 필러(304) 또는 저탄소 필러를 사용하면 민감화를 방지할 수 있습니다. 염화물 서비스에서 316의 경우 부식 성능을 유지하기 위해 316 필러를 사용합니다. 저탄소 등급(304L, 316L)은 용접 후 입자 간 공격의 위험을 줄여줍니다.

기계 가공성
오스테나이트계 스테인리스강은 가공 경화 및 낮은 열전도율로 인해 연강보다 가공성이 낮습니다. 황을 첨가한 자유 절삭 재종(예: 303)이 존재하지만 내식성이 떨어집니다. 중요한 부품의 경우 공구 선택과 절삭 파라미터가 필수적입니다.

열처리
오스테나이트 계 스테인리스강은 기존의 열처리로는 경화할 수 없습니다. 용액 어닐링 후 급속 냉각하면 연성이 회복되고 탄화물이 용해됩니다. 특정 온도에서 노화하면 고합금강에서 시그마 상이 침전되어 인성이 감소할 수 있습니다.

일반적인 애플리케이션 및 업계 사용 사례(표)

통역:

• 등급 선택은 환경 및 규제 위생 요건을 모두 충족해야 하며, 공장 테스트 인증서 및 표준을 통한 추적성이 중요합니다.

표준, 사양 및 국제 등가물

조달 및 설계에서 일반적으로 인용되는 주요 표준입니다:

• ASTM A240 / ASME SA-240 - 압력 용기 및 일반 용도의 크롬 및 크롬-니켈 스테인리스 강판, 시트 및 스트립에 대한 사양입니다. 304 및 316 단조 제품에 대한 참조.

• 유엔 번호 지정 - 글로벌 자재 데이터베이스에 사용되는 UNS S30400(304), UNS S31600(316).

• EN / ISO 등가물 - EN 1.4301(304), EN 1.4401(316). 횡단보도 차트는 지역 간 표준을 일치시키는 데 도움이 됩니다.

• 재료 데이터시트 - 기계, 물리, 화학 데이터에 대한 ASM, MatWeb, 제조업체 인증서.

권장 사항:

• 항상 등급과 표준(예: 316 스테인리스 스틸, ASTM A240 유형)을 지정하고, 밀 테스트 인증서(화학 분석, 인장 테스트)를 요청하며, 표면 마감, 열처리 및 테스트 요구 사항을 포함하세요.

비용 및 조달 고려 사항

재료비는 일반적으로 이 순서를 따릅니다(시장 상황에 따라 가격이 달라집니다): 304 < 316. 니켈과 몰리브덴 함량에 따라 가격 차이가 발생합니다. 특정 표면 마감이나 인증된 테스트 문서에 따라 리드 타임이 길어질 수 있습니다. 예산이 제한된 프로젝트의 경우 서비스 환경에 염화물 노출이나 강산이 포함되지 않는 경우에만 304를 지정하십시오. 수명 주기 비용 계산 결과 교체 위험이 빈번한 경우 316을 지정하는 것이 경제적으로 정당화될 수 있습니다.

소싱 팁:

• 공급업체 추적성 및 공장 테스트 인증서를 확인합니다.

• 용접이 잦은 경우 저탄소 또는 안정화된 변종의 현지 가용성을 고려하세요.

• 중요 압력 장비의 경우 ASME, PED 또는 기타 지역 규정을 준수해야 합니다.

선택 매트릭스 및 의사 결정 체크리스트

자료 콜아웃을 작성하는 엔지니어를 위한 빠른 체크리스트입니다:

• 구성 요소에 염화물, 할로겐화물 또는 해수가 표시되나요? → 316을 선호합니다.

• 용접이 무거워서 피할 수 없나요? → 감작 위험을 줄이기 위해 304L 또는 316L을 고려하세요.

• 프로젝트에 위생 마감 또는 규정 준수가 필요합니까? → 제약/생명공학 분야에서 316L을 선호하는 경우가 많습니다.

• 비용이 주요 제약 조건이며 환경이 온건한가요? → 304 허용 가능.

• 부품의 연성이 가장 높고 성형이 용이해야 하나요? → 304가 약간 더 쉬울 수 있습니다.

• 패스너가 포함되어 있나요? → 316개의 패스너가 해양 서비스에 권장됩니다.

이 체크리스트를 사용하여 등급, 표준(ASTM/EN/UNS), 표면 마감 및 필수 테스트가 명시된 사양 메모를 작성하세요.

환경, 안전, 재활용 및 패시베이션 참고 사항

재활용 및 지속 가능성
304와 316은 모두 재활용성이 높습니다. 수명이 다한 제품을 회수하면 순환 경제 목표에 기여합니다.

패시베이션
제조 후 화학적 패시베이션은 내장된 철을 제거하고 견고한 패시브 산화막을 촉진합니다. 구연산 패시베이션은 일부 규제 대상 산업에서 질산을 대체할 수 있는 방법입니다.

안전
스테인리스 절단, 연마 또는 용접 시 먼지와 연기가 발생하므로 산업 안전 규정에 따라 국소 추출 및 개인 보호 장비가 필요합니다. 산세 및 패시베이션 과정에서 발생하는 폐기물은 환경법에 따라 처리해야 합니다.

이형 상품 및 특별 등급

• 304L / 316L용접 시 카바이드 침전 위험을 줄여주는 저탄소 등급. 무거운 용접 제작에 선호됩니다.

• 316Ti고온에서 장시간 사용해도 민감해지지 않도록 안정화된 티타늄 소재.

• 강수량 경화, 듀플렉스 및 초오스테나이트 등급316 이상의 강도 또는 내식성이 필요한 경우 선택합니다.

• 캐스트 등가물: CF-8(304 캐스트) 및 CF-8M(316 캐스트)은 주조가 필요한 곳에 사용됩니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

1) 18-8은 304와 같은 의미인가요?
짧은 답변: 일반적인 업계에서는 그렇습니다. 18-8 약어는 유형 304의 대략적인 크롬 및 니켈 함량을 나타냅니다. 조달 시에는 모호함을 피하기 위해 "유형 304"와 해당 표준을 함께 명시하세요.

2) 바닷물에 더 잘 견디는 등급: 304 또는 316?
316은 몰리브덴 함량으로 인해 염화물 환경에서의 구멍 및 틈새 부식에 대한 저항성을 높여 우수한 내해수성을 제공합니다. 장기간의 해양 서비스에는 316을 사용하세요.

3) 두 등급 모두 열처리로 경화시킬 수 있나요?
오스테나이트계 스테인리스강은 기존의 담금질 및 템퍼링 사이클으로는 경화되지 않습니다. 강도를 높이려면 냉간 가공 또는 침전 경화 합금을 선택해야 합니다.

4) 304L 또는 316L는 언제 사용해야 하나요?
용접이 많은 제작물이나 용접 후 열처리가 실용적이지 않은 경우 저탄소 L 변형을 사용하여 카바이드 침전 위험을 줄이고 내식성을 유지하세요.

5) 304와 316의 가격 차이는 얼마나 큰가요?
가격은 시장 상황에 따라 달라집니다. 몰리브덴과 니켈 함량이 높을수록 316은 더 비쌉니다. 정확한 수치는 재료 테이크오프를 수행하고 현재 금속 시장 가격을 참조하세요.

6) 304와 316은 자성이 있나요?
둘 다 완전히 어닐링된 상태에서는 기본적으로 자성이 없습니다. 냉간 가공은 약간의 자기 반응을 유도할 수 있습니다.

7) 18-8 조리기구를 음식에 안전하게 사용할 수 있나요?
예. 많은 식품 접촉 제품은 304(18-8) 등급을 사용합니다. 산성이 높거나 염분이 많은 음식을 조리하는 경우 316은 추가적인 부식 방지 기능을 제공합니다.

8) 염화물 서비스에서 304 부품이 부식되면 어떻게 되나요?
국부적인 구멍이나 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. 수리를 위해서는 일반적으로 내성이 강한 소재(316 이상)로 교체하고 부식성 매체를 가두는 염화물 소스 또는 설계 결함을 해결해야 합니다.

9) 어떤 등급이 더 가공하기 쉬운가요?
둘 다 연강에 비해 특별히 쉽지는 않습니다. 304는 316보다 약간 더 쉽게 가공되는 경향이 있습니다. 적절한 툴링 및 절삭 파라미터를 사용하여 공작물 경화를 제한하세요.

10) 공급업체에 어떤 테스트 인증서를 요청해야 하나요?
참조된 표준(예: ASTM A240)에 따른 화학 성분 및 기계적 테스트 결과를 보여주는 밀 테스트 인증서를 요청하세요. 중요한 서비스의 경우 부식 테스트, 경도 및 추적성 데이터를 포함하세요.

실제 선택 예시

사례 A - 식품 처리 탱크
서비스: 가성 용액으로 세척, 주기적 산 세척, 염화물 사용 금지. 권장 사항: 위생적으로 마감 처리되고 적절한 패시베이션이 적용된 304 또는 304L 타입.

사례 B - 선상 난간 및 부속품
서비스: 지속적인 바닷물 분사, 염화물 노출. 권장 사항: 긴 사용 수명을 위해 316 또는 듀플렉스 스테인리스 스틸을 사용하며, 심한 노출에는 음극 보호 기능을 고려하세요.

사례 C - 염화물 함유 유체의 화학 플랜트 열교환기
서비스: 고온의 염화칼슘 용액. 권장 사항: 316L 이상의 합금 스테인리스강(니켈 기반 합금도 가능)을 조사하고 공극 발생 가능성에 대한 엔지니어링 테스트를 수행합니다.

이 예는 작동 매체, 온도, 기계적 부하 및 유지 관리 체제에 따라 등급 선택이 달라진다는 것을 보여줍니다.

최종 실무 권장 사항

• 조달 문서에서 정확한 등급 이름과 표준 참조를 사용하세요.

• 가정, 건축 또는 가벼운 음식 서비스에서 일반적으로 사용하는 경우 304(18-8)가 비용 효율적입니다.

• 염화물에 노출되거나 중화학 물질을 사용하는 경우 316 이상의 합금 등급을 지정하세요.

• 용접 구조물의 경우 저탄소 변형(304L, 316L)을 선호하거나 허용되는 경우 용접 후 용액 어닐링을 지정합니다.

• 위생 또는 압력 함유 장비에 대한 밀 테스트 인증서와 표면 마감 사양이 필요합니다.