3Cr13(흔히 30Cr13으로 표기)은 경화 후 유용한 경도 및 내마모성과 온화한 환경에서 허용 가능한 내식성을 제공하는 비용 효율적인 마르텐사이트계 스테인리스강으로, 최고 수준의 부식 성능 또는 프리미엄 모서리 유지(나이프/정밀) 요구 사항보다 예산, 모서리/경도 또는 내식성이 중요한 경우 좋은 선택이 될 수 있습니다. 하중을 견디는 부품, 밸브, 기본 커틀러리, 인젝터 노즐, 샤프트 및 많은 일반 산업용 부품의 경우 3Cr13은 한계(적당한 내식성, 적당한 인성, 신중한 열처리 필요)만 준수한다면 강도, 경화성 및 가격의 매력적인 균형을 제공합니다.
3Cr13의 의미(이름 및 표준)
"3Cr13" 및 "30Cr13"은 중국/GB 등급 시스템에 표시되며 대략 다음과 같은 마르텐사이트 스테인리스강을 식별합니다. 0.26~0.35% 탄소 및 12~14% 크롬. 동등한 국제 라벨에는 공통 상호 참조 표에 AISI/ASTM 420 제품군, JIS SUS420J2 및 EN X30Cr13/W. Nr. ~1.4028이 포함됩니다. 제조업체와 공급업체는 때때로 약간의 변형 이름(3Cr13, 30Cr13, S42030)을 사용하므로 구매 문서에 언급된 표준을 확인하시기 바랍니다.
3Cr13 화학 성분
| 요소 | 일반적인 범위(wt%) | 속성에 대한 기본 효과 |
|---|---|---|
| C(탄소) | 0.20 - 0.35% | 경화 가능성; C가 높을수록 경도와 내마모성은 높아지지만 인성과 용접성은 낮아집니다. |
| Cr(크롬) | 12.0 - 14.0% | 내식성을 위한 패시브 필름을 형성하고 마르텐사이트 경화를 가능하게 합니다. |
| Si(실리콘) | ≤ 1.0% | 녹는 동안 탈산; 약간의 강도 영향. |
| Mn(망간) | ≤ 1.0% | 뜨거운 작업과 힘을 향상시킵니다. |
| P(인) | ≤ 0.04% | 불순물 - 과잉은 인성을 감소시킵니다. |
| S(유황) | ≤ 0.03% | 일부 변형에서 가공성은 향상되지만 내식성은 감소합니다. |
| Ni(니켈) | ≤ 0.60%(종종 존재하지 않음) | 인성/부식성이 약간 향상되지만 일반적으로 이 등급에서는 미미합니다. |
주요 요점: 크롬 함량은 스테인리스 등급에 스테인리스 특성을 부여하고 탄소 함량은 담금질 및 템퍼링 후 얼마나 단단하고 내마모성이 있는지를 제어합니다. 이 합금의 구성은 고니켈 내식성 등급보다는 마르텐사이트 경화 경로에 적합합니다.
미세 구조 및 야금 거동
어닐링 상태에서는 합금이 주로 페라이트계/펄라이트계이지만 담금질 및 템퍼링 사이클 후에는 마모 저항성과 모서리 유지력을 부여하는 단단한 몸체 중심의 정방형 미세 구조인 마르텐사이트계가 됩니다. 입자 크기, 이전 오스테나이트 구조, 템퍼링 방식에 따라 경도와 인성 사이의 균형이 결정됩니다. 오버 템퍼링은 경도를 감소시키고, 언더 템퍼링은 잔류 취성을 남깁니다. 실제 열처리 관행은 성능에 큰 영향을 미치므로 '등급 이름'에만 의존하지 말고 조달 문서에 경도 또는 기계적 특성 범위를 명시해야 합니다.
기계적 특성(일반적인 범위)
아래는 제조업체 데이터시트, GB 표 및 업계 참조에서 가져온 대표값이며, 항상 공급된 로트에 대한 공장 테스트 인증서(MTC)를 확인하시기 바랍니다.
| 속성 | 일반적인 범위/값 |
|---|---|
| 인장 강도(Rm) | ~540 - 780 MPa(열처리에 따라 다름). |
| 항복 강도(0.2% Rp0.2) | ~225 - 540 MPa(경화에 따라 다름). |
| 연신율(A%) | ~10 - 20% |
| 경도(HRC) | 어닐링: ~담금질 및 템퍼링: 최대 ~50-52 HRC(일반적인 작업 범위 HRC 38-50). |
| 탄성 계수 | ~200 GPa(일반적인 스테인리스 스틸 범위). |
통역: 3Cr13은 마모 부품 및 기본 절삭 공구에 적합한 높은 경도에 도달할 수 있지만 경도가 높으면 인성과 기계 가공성이 저하됩니다. 도면에 필요한 경도 및 인성 임계값을 인용하세요.
열처리: 권장 방법 및 효과
3Cr13의 성공적인 사용은 체계적인 담금질 및 템퍼링 처리에 달려 있습니다. 일반적인 산업 권장 사항(일반적인 범위, 공장 데이터시트에서 확인):
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오스테나이트화(열 경화): 정도로 가열합니다. 980-1030 °C (일부 소스에서는 완전 오스테나이트화를 위해 ~1010-1030°C를 사용함), 보류하여 균등화합니다.
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담금질 매체: 오일 퀜칭 또는 제어 가스 퀜칭으로 왜곡과 균열을 방지합니다. 단면 크기가 작지 않은 한 급속 물 담금질은 균열의 위험을 증가시킵니다.
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템퍼링: 에서 일반적인 템퍼링 150-250 °C 는 경도가 높고 취성이 감소하며, 더 높은 템퍼링(200~600°C)은 경도와 인성 및 안정성을 맞바꿉니다. 지정된 HRC에 도달하도록 템퍼링 온도를 선택합니다.
실용적인 참고 사항: 오스테나이트화 온도 또는 담금질 강도의 작은 차이는 경도와 인성에 큰 영향을 미칩니다. 충격에 견뎌야 하는 부품의 경우 최대 경도를 낮추고 필요한 경우 Charpy/충격 테스트를 통해 검증하는 것이 좋습니다.
내식성: 기대할 수 있는 이점
12-14% 크롬의 경우 3Cr13은 다음과 같습니다. 스테인리스 패시브 필름을 형성한다는 의미에서는 비슷하지만 오스테나이트 등급(304/316)에 비해 내식성이 높지는 않습니다. 다음 분야에서 우수한 성능을 발휘합니다. 공기, 약하게 부식되는 물 및 비염화물 환경염분/해양 또는 강산성 염화물 환경에서는 성능이 저하되어 구멍과 틈새 부식의 위험이 증가합니다. 폴리싱, 패시베이션 및 보호 코팅을 하면 수명이 향상됩니다. 습식 염분에 지속적으로 노출되는 경우 크롬과 몰리브덴 함량이 높은 스테인리스 등급(예: 316) 또는 듀플렉스/오스테나이트 합금을 선택하세요.
기계 가공성, 용접성 및 표면 마감 처리
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기계 가공성: 보통에서 좋음. 일부 3Cr13 변종에는 자유 절삭을 위한 황 첨가제가 포함되어 있으며, 최종 경도가 높으면 가공성이 크게 저하됩니다. 가능하면 더 부드러운 성질 상태로 가공하고 임계 가공 통과 후 열처리를 마무리합니다.
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용접성: 제한적입니다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 균열이 발생하기 쉬우므로 예열 및 용접 후 템퍼링이 필요합니다. 용접 어셈블리의 경우 용접 부위를 더 부드러운 상태로 설계하고 적절한 용접 후 열처리를 적용하는 것을 고려하세요.
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표면 마감: 올바른 툴링을 사용하면 경화된 표면이 연마 및 표면 연삭에 잘 반응하여 우수한 표면 품질로 연마됩니다.
| 등급 | 일반적인 탄소 | Cr% | 일반적인 사용 사례 이점 | 빠른 판결 |
|---|---|---|---|---|
| 3Cr13 / 30Cr13 | 0.20-0.35 | 12-14 | 경제적인 경화성 스테인리스, 우수한 내마모성, 우수한 광택성 | 마모 부품/저가 나이프에 좋은 가치. |
| AISI 420 / X20Cr13 | 0.15-0.30 | 12-14 | 유사한 내식성; 420 변형은 C 및 가공이 약간 다를 수 있습니다. | 비교 가능; 정확한 지반을 확인합니다(420A/420B/420D). |
| SUS420J2(JIS) | ~0.15-0.30 | 13 | 일본의 일반적인 나이프/밸브 등급 | 매우 유사하며 종종 동등한 것으로 취급됩니다. |
| 4Cr13 / 40Cr13 | 약간 높은 C | 13 | 더 높은 경도를 달성할 수 있으며 마모가 중요한 공구에 사용됩니다. | 담금질 후 내마모성이 약간 더 강해집니다. |
구매자 참고 사항: "3Cr13 대 420"의 구분은 본질적인 화학적 특성보다는 특정 탄소, 황 및 열처리 관행으로 축소되는 경우가 많습니다. 중요 부품에 대한 밀 테스트 인증서와 열처리 이력이 필요합니다.
일반적인 애플리케이션 및 서비스 성능
3Cr13이 잘 작동하는 일반적인 용도:
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중저가 및 중급 칼날 및 수저(저가~중가). 광택이 좋고 가장자리가 적당히 유지됩니다.
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밸브 시트, 밸브 부품, 노즐, 샤프트, 소형 베어링 300~400°C 이하에서 내마모성과 합리적인 내식성이 필요한 경우.
-
패스너 및 기계 부품 부식성이 심한 환경이 아니라면 마모에 강합니다.
현장 관찰: 많은 최종 사용자가 3Cr13의 경제성과 올바른 열처리 시 예측 가능한 성능을 높이 평가하지만, 습염 또는 해양 노출 시 고합금 스테인리스 부품보다 수명이 훨씬 짧을 수 있습니다.
구매자/엔지니어를 위한 품질, 소싱 및 사양 확인
3Cr13 부품을 지정하거나 구매할 때는 다음을 포함하세요:
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정확한 표준 참조 (GB/T 번호 또는 "X30Cr13/SUS420J2/AISI 420과 동등한" 및 하위 변형).
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화학 분석 제한 (C, Cr, S, P, Ni).
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필요한 열처리 경로 그리고 목표 경도 (허용 오차가 있는 HRC).
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비파괴 검사 또는 안전이 중요한 부품의 경우 기계적 테스트 요건(인장/충격)을 충족해야 합니다.
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표면 마감 및 폴리싱 클래스필요한 경우 부식 테스트(염수 분무)를 실시합니다.
공급업체 감사: 요청 밀 테스트 인증서(MTC) 안전 품목의 경우 파괴 테스트를 위한 샘플 부품을 구매합니다. 배치/열 번호를 추적할 수 있는 평판이 좋은 공장 또는 유통업체에서 구매합니다.
장점과 한계 - 빠른 체크리스트
장점
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고합금 스테인리스 등급에 비해 비용 효율적입니다.
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적절한 열처리 후 높은 경도와 우수한 내마모성을 달성합니다.
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광택이 잘 나며 외관이 중요한 부품에 적합합니다.
제한 사항
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오스테나이트 등급(304/316)에 비해 중간 정도의 내식성 - 바닷물이나 고산성/염화물 환경에는 적합하지 않습니다.
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주의 깊은 예열/후열 없이는 용접성이 제한됩니다.
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매우 높은 경도 수준에서는 인성이 감소합니다.
자주 묻는 질문
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3Cr13 스테인리스 스틸은 420 스테인리스와 동일한가요?
정확한 탄소 및 불순물 수준과 명명 규칙은 표준에 따라 다르지만 3Cr13은 일반적으로 AISI 420 제품군 및 SUS420J2와 유사한 것으로 간주됩니다. 공급업체 MTC에 문의하세요. -
3Cr13을 경화시켜 칼날을 잘 고정할 수 있나요?
예 - 담금질 및 템퍼링 후 HRC ~48-52에 도달할 수 있어 중저가 나이프에 알맞은 날 유지력을 제공합니다. 그러나 프리미엄 엣지 홀딩 스틸(예: VG-10, S35VN)은 이보다 더 뛰어난 성능을 발휘합니다. -
3Cr13은 내식성이 있나요?
온화한 환경에서는 "스테인리스"이지만 염분이나 염화물이 많은 환경에서는 내성이 강하지 않으므로 해양용으로 사용하려면 더 높은 합금 등급을 선택하세요. -
3Cr13은 용접이 가능한가요?
제한적입니다. 균열을 방지하기 위해 예열 및 용접 후 템퍼링을 권장합니다. 용접 구조물의 경우 대체 재종 또는 설계 변경을 고려하세요. -
어떤 산업에서 일반적으로 3Cr13을 사용하나요?
비공격적인 환경에서 사용되는 칼, 밸브, 패스너, 소형 샤프트, 노즐, 마모 부품 및 저렴한 정밀 공구. -
도면에 열처리를 지정하려면 어떻게 해야 하나요?
오스테나이트화 온도, 담금질 매체, 템퍼링 온도 및 목표 경도 범위(HRC)와 승인 테스트를 명시합니다. 또한 HT 이후 특성을 다루는 MTC가 필요합니다. -
3Cr13은 쉽게 녹이 슬나요?
일반적인 건조한 환경에서는 녹이 슬지 않지만 염분이 많은 습한 환경에서는 크롬/몰리브덴 함량이 높은 스테인리스 합금보다 더 빨리 부식될 수 있습니다. 표면 마감과 패시베이션이 도움이 됩니다. -
3Cr13은 자성이 있나요?
예. 대부분의 마르텐사이트계 스테인리스강과 마찬가지로 어닐링 및 경화 상태에서는 자성을 띱니다. -
마모 부품에 어떤 경도를 요구해야 하나요?
일반적인 작업 경도는 필요한 마모 수명 및 인성에 따라 HRC 38~50이며, 테스트를 지정하거나 실험실 시험을 실행합니다. -
구성 요소에 대해 3Cr13과 304 중에서 선택하는 방법은 무엇인가요?
마모/경도와 비용이 중요한 경우 3Cr13을 선택하고, 내식성과 연성이 더 중요한 경우 304를 선택하세요. 두 가지 모두 필요한 경우 듀플렉스 이상의 합금 스테인리스강을 고려하세요.
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