최대 경도, 우수한 내마모성 및 긴 모서리 유지력(베어링 부품, 고급 나이프, 볼 베어링)이 요구되는 응용 분야에서는 일반적으로 440C가 더 나은 선택입니다. 비용에 민감한 부품, 제조 용이성, 일상적인 환경에서의 일반적인 내식성 향상, 극한의 경도가 필요하지 않은 부품의 경우 3Cr13(30Cr13 / 중국 3Cr13이라고도 함)이 선호되는 경우가 많습니다. 마모/날 성능이 필요하고 높은 비용과 더 단단한 가공을 수용할 수 있다면 440C를 선택하고 예산, 용접성/광택성, 적당한 내식성이 더 중요한 경우 3Cr13을 선택합니다.
3Cr13 스틸과 440C 스테인리스 비교
| 속성 | 3Cr13(30Cr13) | 440C(UNS S44004) |
|---|---|---|
| 일반적인 탄소 | ~0.26-0.35% | ~0.95-1.20% |
| 크롬 | ~12-14% | ~16-18% |
| 일반적인 경화형 HRC | ~48-55(T/T 이후) | ~58-60(T/T 이후) |
| 마모 / 가장자리 유지 | 보통 | 높음 |
| 내식성 | 양호(스테인리스) | 보통에서 좋음(마감에 따라 다름) |
| 가공성 / 연마성 | 더 쉬움 | 더 단단함(도구 마모) |
| 용접성 | 허용됨(신중한 관리) | 더 어려움(준비되지 않으면 균열이 생기기 쉬움) |
| 일반적인 용도 | 주방 용품, 저가형 칼날, 샤프트, 패스너 | 고급 나이프, 베어링, 밸브/샤프트 부품 |
| 일반적인 비용 | Lower | 더 높음 |
(아래 표는 이러한 수치를 확장하고 주요 데이터시트를 인용한 것입니다.)
화학 성분 및 표준
공식/명목 구성
| 요소 | 3Cr13(일반적인 중국 명칭 30Cr13) | 440C(일반 사양) |
|---|---|---|
| 탄소(C) | 0.26 - 0.35%(공칭 ~0.30%) | 0.95 - 1.20% |
| 크롬(Cr) | 12.0 - 14.0% | 16.0 - 18.0% |
| 망간(Mn) | ≤1.00% | ≤1.00% |
| 실리콘(Si) | ≤1.00% | ≤1.00% |
| 인(P) | ≤0.04% | ≤0.04% |
| 유황(S) | ≤0.03% | ≤0.03% |
| 니켈(Ni) | ≤0.60% | 추적/지정되지 않음 |
| 몰리브덴(Mo) | - | 최대 ~0.75%(일부 사양) |
출처: 3Cr13에 대한 중국 데이터시트 및 440C(목공/압연 합금/Upmet)에 대한 산업 데이터시트. 이러한 데이터시트는 구성에 대한 업계 기준이며 두 등급을 비교할 수 있습니다.
표준 및 등가물
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3Cr13 는 중국 마르텐사이트 스테인리스 명칭입니다( 30Cr13) 및 유럽에 가까운 지도 X30Cr13 / 1.4028 및 420 제품군의 저가형 변형(예: 일부 공급업체의 경우 실제로는 420J2)으로 전환합니다.
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440C 는 ASTM/EN/JIS에 국제 규격으로 등재되어 있으며 베어링/밸브/나이프 산업 데이터시트에서 일반적으로 참조되는 잘 알려진 AISI/UNS 마르텐사이트 스테인리스(UNS S44004 / AISI 440C)입니다.
미세 구조 및 야금학(금속에서 숫자가 의미하는 것)
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3Cr13과 440C는 모두 마르텐사이트계 스테인리스강입니다. 즉, 담금질 및 템퍼링 주기 동안 오스테나이트에서 마르텐사이트로 변환되도록 설계되어 높은 경도와 강도를 생성합니다. 그리고 더 높은 탄소 440C는 훨씬 더 많은 마르텐사이트 경화 잠재력과 탄화물 형성(내마모성 개선의 주된 이유)을 제공하는 반면, 3Cr13은 탄화물 수가 적은 마르텐사이트 매트릭스를 형성하여 피크 경도가 낮습니다.
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탄화물이 중요합니다. 440C에서는 탄소 + 크롬 함량이 높을수록 내마모성을 제공하는 크롬 카바이드(화학 및 열처리에 따라 M23C6/M7C3 유형)가 형성됩니다. 3Cr13에서는 카바이드 부피 비율이 훨씬 낮아져 연마성은 향상되지만 장기적인 모서리 유지력과 내마모성은 감소합니다.
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경화성 및 섹션 크기. 440C는 특히 일부 사양에서 Mo를 소량 첨가하면 적당한 단면 두께에서 높은 경도를 얻을 수 있지만 왜곡과 균열을 방지하기 위해 담금질을 제어해야 합니다. 3Cr13은 얇은 단면에서의 관통 경화가 우수하고 대량 제조 시 열처리하기가 쉬우며 불량품이 적습니다.
기계적 특성, 경도 및 열처리
일반적인 기계적 물성 범위
| 속성 | 3Cr13(담금질 및 템퍼링) | 440C(담금질 및 템퍼링) |
|---|---|---|
| 인장 강도(MPa) | ~600-900MPa(기질에 따라 다름) | ~900~1400MPa(HRC가 높을수록 높음) |
| 항복 강도(MPa) | ~350-700 MPa | ~700-1200 MPa |
| 경도(HRC) | ~48-55(일반적인 상점 대상: 블레이드의 경우 HRC 48-52) | ~58-60(커팅/볼/밸브의 경우 일반적) |
| 연신율 (%) | 성질에 따라 8-20% | 성질에 따라 6-15% |
이러한 범위는 대표적이며 최종 값은 정확한 열처리 사이클(오스테나이트화 온도, 담금질 매체, 템퍼링 온도/시간)에 따라 크게 달라집니다. 440C의 경우, 데이터시트에 따르면 올바른 열처리 후 일반적인 스테인리스 합금 중 가장 높은 경도에 도달할 수 있습니다.
열처리 참고 사항
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3Cr13일반적인 오스테나이트화 ~1000-1050°C, 부품 크기에 따라 오일/물 담금질, 원하는 HRC에 도달하도록 적당한 온도에서 템퍼링. 과도한 균열 없이 쉽게 템퍼링할 수 있습니다.
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440C일반적으로 ~1010~1065°C(공급업체에 따라 다름)에서 오스테나이트 처리, 균열 및 왜곡을 최소화하기 위해 오일 또는 가압 가스 담금질 권장, 인성을 개선하면서 목표 HRC에 도달하기 위해 여러 템퍼로 고온에서 템퍼링. 440C는 부적절한 담금질/템퍼링에 민감하며 응력을 제거하지 않으면 용접 부위에 균열이 발생할 수 있습니다.
내식성 및 표면 마감
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3Cr13 오퍼 우수한 일반 내식성 크롬 함량과 낮은 탄화물 형성(국소 크롬 고갈 감소)으로 인해 대기 및 여러 약하게 공격적인 환경에서 사용할 수 있습니다. 따라서 주방 도구, 실외용 하드웨어 및 범용 부품에 적합한 소재입니다.
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440C 제공 중간 정도의 내식성의 높은 크롬 함량은 도움이 되지만 탄화물을 형성하는 높은 탄소는 매트릭스 크롬을 국부적으로 고갈시킬 수 있으며, 가공이 제대로 되지 않았거나 마감 처리가 불량한 부품의 경우 304와 같은 저탄소 스테인리스에 비해 내피팅 저항성이 떨어질 수 있습니다. 잘 연마되고 부동태 처리된 440C 부품의 경우 내식성은 많은 환경(담수, 식품 접촉 시 주의)에서 허용되지만 염화물이 풍부하거나 해양 환경에서는 오스테나이트 등급보다 덜 이상적입니다.
실용적인 포인트: 440C는 최상의 부식 성능을 위해 최종 가공 후 고도로 연마하고 패시베이션 처리해야 합니다. 습식/해양용의 경우 마모 성능이 가장 중요한 경우가 아니라면 다른 제품군(페라이트/오스테나이트)을 고려하십시오.
내마모성, 가장자리 유지 및 선명도 향상
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에지 유지 = 함수(탄소 + 카바이드 분포 + 경도). 440C는 3Cr13의 약 3배에 달하는 탄소를 함유하고 있으며, 더 단단한 크롬 탄화물을 형성하기 때문입니다. 훨씬 더 오래 유지됩니다. 마모에 더 효과적으로 저항합니다. 이것이 바로 블레이드 제조업체와 베어링 엔지니어가 고응력 절삭날과 롤링 표면을 위해 440C를 사용하는 이유입니다.
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선명하게 트레이드오프: 440C는 연마하기가 더 어렵고 연마 휠과 연마 벨트를 더 빨리 무디게 하며, 3Cr13은 현장 조건에서 연마 및 재연마가 더 쉽습니다.
기계 가공성, 용접성, 표면 마감성
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기계 가공성: 3Cr13은 일반적으로 일반적인 가공 장비에서 공구 마모가 적고 표면 조도가 우수하여 가공 및 연삭이 더 쉽습니다. 440C는 연마성(카바이드)이 있고 단단하므로 더 단단한 스테인리스(CBN, 카바이드 인서트)에 맞게 생산 공구를 지정하고 이송/속도를 조정해야 합니다.
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용접: 둘 다 마르텐사이트계이며 균열을 방지하기 위해 용접 전/후 열처리가 필요하며, 3Cr13은 일반적인 작업장에서 다소 관대하지만 여전히 관리가 필요합니다. 용접이 주요 요구 사항인 경우 다른 제품군(예: 316L, 17-4PH)이 더 좋을 수 있습니다.
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폴리싱/표면 마감: 3Cr13은 밝은 마감으로 잘 연마되며, 440C는 뛰어난 미러 마감을 얻을 수 있지만 탄화물로 인해 시간이 더 많이 소요됩니다.
일반적인 애플리케이션(그리고 각 등급이 사용되는 이유)
3Cr13 일반적인 사용 사례:
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내식성과 광택이 필요하지만 칼날의 수명이 중요하지 않은 저가형 주방 칼, 식기 및 수저.
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샤프트, 패스너, 트림, 장식용 하드웨어 및 스테인리스 성능과 경제적인 가공이 필요한 부품.
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낮은 불량률과 저렴한 툴링이 중요한 대량 생산 소비재.
440C 일반적인 사용 사례:
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가장자리를 길게 유지해야 하는 칼날(일부 프리미엄 접이식 칼과 고정식 칼날).
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베어링 레이스, 밸브 부품, 볼/롤러 부품, 마모 링 - 높은 경도와 내마모성이 요구되는 응용 분야.
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주기적으로 높은 하중과 마모를 겪는 정밀 산업 부품.
비용, 조달 및 공급 고려 사항
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원자재 비용: 440C는 일반적으로 합금 함량이 높고 가공이 까다로우며 열처리가 더 까다롭기 때문에 가격이 더 비쌉니다. 3Cr13은 예산 친화적인 마르텐사이트계 스테인레스로 자리매김하고 있습니다.
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처리 비용: 440C는 가공, 연삭 및 열처리 비용을 증가시킵니다(제거 속도 저하, 공구 마모 증가, 템퍼 사이클 증가). 열처리를 엄격하게 제어하지 않으면 추가 마감 시간과 더 높은 스크랩 위험을 예산 견적에 포함해야 합니다.
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공급: 두 등급 모두 일반 스테인리스 공급업체에서 널리 구할 수 있지만, 베어링용 고품질 봉강/단조의 440C는 엄격한 품질 관리를 갖춘 공장에서 생산되는 경우가 많으므로 각 배치에 대한 밀 인증서와 경도 기록을 요구합니다.
선택 방법
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기본 요구 사항이 다음과 같은 경우 엣지 수명 / 내마모성 / 경도 → 440C.
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기본 요구 사항이 다음과 같은 경우 낮은 비용/제조 용이성/일반 내식성 → 3Cr13.
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필요한 경우 둘 다 내식성과 합리적인 마모가 필요하지만 440C를 감당할 수 없다면 다음을 고려하십시오. 열처리 최적화 3Cr13을 사용하거나 표면 경화 처리된 오스테나이트 스테인리스 또는 코팅 를 대안으로 사용할 수 있습니다.
테스트 및 품질 관리(PO에 명시할 내용)
중요 부품에 대한 최소 테스트 항목:
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밀 인증서(화학 성분) - 등급 및 배치 번호입니다.
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경도 테스트(로크웰 HRC) - 샘플 위치 및 허용 범위.
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마모가 심한 부품의 미세 구조 검사(보이드, 탄화물, 허용 가능한 마르텐사이트 분율).
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비파괴 검사(해당되는 경우): 염료 침투제, 대형 부품용 UT.
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표면 거칠기 및 광택 표준(Ra 또는 거울).
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환경이 요구하는 경우에만 부식 테스트(염수 분무 또는 피팅 가능성)를 실시합니다.
케이스
사례 A - 소형 칼 제조업체(대화):
"리(생산 관리자): '우리는 캠핑용 주방 세트를 위해 가격이 저렴하고 대량 생산이 쉬운 칼날을 원합니다.'
첸(재료 엔지니어): '3Cr13은 비용과 공구 가공 시간을 줄여주고 광택이 좋으며 내식성이 우수합니다. 가벼운 캠핑용으로는 HRC ~50과 좋은 광택을 선택하는 것이 좋습니다.""
사례 B - 밸브 OEM(대화):
"아메드(구매): '밸브 시트가 1년 안에 마모되는데 수명을 연장할 수 있을까요?'
사라(디자인): '시트에 440C로 전환하면 마모 수명이 크게 향상되지만 재료 및 가공 비용이 더 많이 들고 정밀한 열처리가 필요합니다. 매체가 부식성이 강한 경우 보호 코팅이 된 440C를 고려하거나 바디에 다른 스테인리스 제품군을 선택하는 것이 좋습니다.""
3Cr13 스틸 대 440C 스테인리스 테이블
표 A - 일반적인 경도 대 적용 분야(표시)
| 등급 | 일반적인 강화 HRC | 일반적인 대상 애플리케이션 |
|---|---|---|
| 3Cr13 | 48-55 | 주방용 칼, 트림, 샤프트 |
| 440C | 58-60 | 정밀 블레이드, 베어링, 밸브 시트 |
표 B - 장단점 요약
| 등급 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 3Cr13 | 저렴한 비용, 손쉬운 마감, 우수한 일반 내식성 | 낮은 엣지 수명, 낮은 내마모성 |
| 440C | 뛰어난 마모 및 가장자리 유지력, 높은 경도 | 더 비싸고, 가공 및 연마가 어렵고, 열처리에 민감합니다. |
자주 묻는 질문
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3Cr13은 420/420J2와 동일한가요?
정확히 동일하지는 않지만 3Cr13은 420 계열과 화학적으로 유사하며 종종 다음과 같이 매핑됩니다. X30Cr13 / 1.4028 420J2와 비교하기도 합니다. 탄소 및 불순물 수준의 작은 차이는 경화성 및 최종 특성에 영향을 미칩니다. -
440C는 녹이 슬 수 있나요?
예, 대부분의 스테인리스강과 마찬가지로 440C는 녹에 강하지만 염화물의 공격이나 마감 상태가 좋지 않은 환경에서는 부식될 수 있습니다. 세심한 연마와 패시베이션을 통해 부식 거동을 개선할 수 있습니다. -
3Cr13과 440C 중 어느 쪽이 더 오래 유지되나요?
440C 는 탄소와 카바이드 함량이 높아 우수한 내마모성을 제공하기 때문에 가장자리를 더 오래 유지합니다. -
440C가 3Cr13보다 베어링에 더 적합할까요?
예 - 440C는 일반적으로 단단하고 내마모성이 요구되는 볼 및 롤러 베어링에 사용됩니다. -
어떤 것이 현장에서 더 쉽게 연마할 수 있을까요?
3Cr13 는 더 쉽게 연마할 수 있으며, 440C는 더 단단하고 더 공격적인 연마재와 시간이 필요합니다. -
열처리 시 주의해야 할 함정이 있나요?
440C의 경우 부적절한 담금질 또는 템퍼링은 균열 및 인성 저하를 유발할 수 있으므로 사이클을 제어하고 열처리 후 응력을 완화해야 합니다. 3Cr13은 더 관대하지만 여전히 올바른 사이클이 필요합니다. -
두 등급 모두 용접할 수 있나요?
두 제품 모두 마르텐사이트 계열이며 용접 시 중요 부품에 예열 및 용접 후 템퍼링이 필요하므로 잦은 용접이 필요한 경우 대체 제품군을 고려하세요. -
등급을 전환하는 대신 표면 코팅은 어떨까요?
부식이 주요 문제이지만 마모가 필요한 경우 비용과 성능의 균형을 맞추기 위해 기본 3Cr13 또는 저비용 기판 위에 고품질 코팅(PVD, 질화, 세라믹)을 고려하세요. -
어떤 등급이 더 나은 광택/미러 마감을 제공하나요?
3Cr13은 쉽게 광택이 나며, 440C는 우수한 거울 마감을 얻을 수 있지만 시간과 연마제가 더 많이 필요합니다. -
어떤 테스트 인증서를 고집해야 하나요?
화학 성분(밀 인증), 경도 테스트, 열처리 기록, 중요할 경우 미세 구조 또는 NDT 보고서.
최종 권장 사항
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For 프로토타입 블레이드 또는 소비자 하드웨어 비용과 생산 속도가 의사 결정을 좌우하는 곳 → 3Cr13.
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For 정밀 마모 부품, 베어링 표면및 고급 절삭 공구 엣지 수명이 중요한 곳 → 440C (또는 예산이 허락한다면 최신 분말 야금 등급을 고려하세요).
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항상 열처리 지정 구매 주문서의 승인 기준, 첫 번째 생산 로트의 경도 맵 또는 샘플을 요구합니다.
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