17-4 H1150 바는 현대 산업 분야에서 가장 다재다능하고 널리 사용되는 침전 경화 스테인리스강 재종 중 하나입니다. 이 마르텐사이트계 스테인리스강은 1150°F(621°C)에서 정밀한 열처리를 통해 뛰어난 내식성과 뛰어난 기계적 특성을 결합한 소재입니다. 이 소재는 제조 유연성을 유지하면서 우수한 중량 대비 강도 비율을 제공하므로 항공우주, 해양, 화학 공정 및 원자력 산업에서 없어서는 안 될 필수 소재입니다.
17-4 H1150 바란 무엇인가요?
17-4 H1150 바는 제어된 열처리를 통해 뛰어난 특성을 달성하는 침전 경화(PH) 스테인리스 스틸입니다. "H1150"이라는 명칭은 특히 열처리 과정에서 강도와 연성 사이의 균형을 최적화하는 1150°F(621°C)의 노화 온도를 의미합니다.
이 소재는 마르텐사이트 미세 구조가 특징인 400 시리즈 스테인리스 스틸 제품군에 속합니다. 침전 경화 공정은 노화 과정에서 구리가 풍부한 침전물을 형성하여 내식성을 손상시키지 않으면서 기계적 특성을 크게 향상시킵니다. H1150 조건은 우수한 인성 특성을 유지하면서 적당한 강도 수준을 제공하는 것으로 관찰되었습니다.
제조 공정은 용액 어닐링으로 시작하여 제어 냉각과 정밀한 에이징 처리로 이어집니다. 이 열 주기는 미세 구조를 변형시켜 전위 이동을 막는 역할을 하는 미세 침전물을 생성하여 수율과 인장 강도를 크게 증가시킵니다.
17-4 H1150 바의 화학 성분
화학 성분은 소재의 성능 특성과 열처리 반응에 직접적인 영향을 미칩니다. 아래에 표준 조성 범위를 제시합니다:
| 요소 | 무게 백분율(%) | 기능 |
|---|---|---|
| 크롬(Cr) | 15.0 - 17.5 | 기본 내식성 |
| 니켈(Ni) | 3.0 - 5.0 | 오스테나이트 안정제, 인성 |
| 구리(Cu) | 3.0 - 5.0 | 강수량 경화제 |
| 망간(Mn) | 최대 1.0 | 탈산제, 황화물 형성 |
| 실리콘(Si) | 최대 1.0 | 탈산제, 스케일 저항 |
| 인(P) | 최대 0.04 | 불순물 제어 |
| 유황(S) | 최대 0.03 | 불순물 제어 |
| 탄소(C) | 최대 0.07 | 카바이드 형성 제어 |
| 니오븀(Nb) | 0.15 - 0.45 | 카바이드 안정제 |
| 철(Fe) | 잔액 | 행렬 요소 |
구리 함량은 강수량 경화 효과에 중요한 역할을 하며, 크롬은 적절한 내식성을 보장합니다. 니켈 함량은 변형 거동과 최종 미세 구조 특성에 영향을 미칩니다.
17-4 H1150 바의 기계적 특성
H1150 조건에서 열처리하면 이 소재가 까다로운 응용 분야에 적합한 특정 기계적 물성 범위를 생성합니다:
| 속성 | 가치 | 테스트 방법 |
|---|---|---|
| 인장 강도 | 145,000 - 175,000 psi | ASTM A564 |
| 항복 강도(0.2% 오프셋) | 125,000 - 155,000 psi | ASTM A564 |
| 신장 | 10 - 16% | ASTM A564 |
| 면적 감소 | 35 - 55% | ASTM A564 |
| 경도 | 32 - 38 HRC | ASTM A564 |
| 탄성 계수 | 28.5 × 10⁶ psi | ASTM E111 |
| 밀도 | 0.280lb/in³ | 계산됨 |
| 충격 강도(샤피 V-노치) | 25 - 50 피트-lbs | ASTM A370 |
이러한 특성은 강도와 합리적인 연성을 모두 필요로 하는 구조용 소재에 최적의 균형을 이룹니다. 적당한 경도 수준은 내마모성을 유지하면서 가공 작업을 용이하게 합니다.
17-4 H1150 바 사양
제조 표준은 치수 공차, 표면 마감 요구 사항 및 품질 관리 매개변수를 관리합니다:
| 사양 카테고리 | 표준 범위 | 허용 오차 |
|---|---|---|
| 직경 범위 | 0.125" - 12.000" | ±0.005" |
| 길이 | 12' 표준, 맞춤형 제공 | ±1/4" |
| 표면 마감 | 최대 125μin Ra | ASTM A276 기준 |
| 직진성 | 최대 0.003인치/피트 | ASTM A276 |
| 진원도/동심도 | ±0.002" | ASTM A276 |
| 화학 분석 | 열 인증서당 | ASTM A564 |
| 기계적 테스트 | 인장, 경도 요구 사항 | ASTM A564 |
| 초음파 테스트 | 클래스 B 이상 | ASTM A388 |
품질 보증 프로토콜에는 일관된 성능 특성을 보장하기 위해 다양한 생산 단계에서의 포괄적인 테스트가 포함됩니다.
17-4 H1150 바 표준
여러 국제 표준이 17-4 PH 스테인리스 스틸의 생산 및 적용을 관리합니다. ASTM A564는 북미에서 강수 경화 스테인리스 스틸 바의 주요 사양으로 사용됩니다. 이 표준은 화학적 조성 제한, 기계적 특성 요구 사항 및 테스트 절차를 정의합니다.
AMS 5604는 항공우주 분야에 적용되며, 강화된 청결 수준과 추가 테스트 프로토콜을 포함하여 더욱 엄격한 품질 요건을 명시하고 있습니다. 이 사양은 향상된 인클루전 제어 및 피로 성능을 위해 진공 아크 재용융을 의무화하고 있습니다.
유럽 EN 10088은 구성 범위와 테스트 방법론에 약간의 차이가 있지만 동일한 요구 사항을 제공합니다. JIS G4303은 일본의 생산 표준을 관리하며, 현지 제조 관행에 맞게 조정된 유사한 기술 요구 사항을 통합합니다.
NACE MR0175/ISO 15156은 석유 및 가스 환경의 사워 서비스 응용 분야를 다루며 황화물 응력 균열을 방지하기 위한 경도 제한 및 환경 테스트 요구 사항을 지정합니다.
17-4 H1150 바의 글로벌 등가물
국제 지정 시스템은 본질적으로 동일한 자료에 대해 서로 다른 명명법을 사용합니다:
UNS 지정 S17400은 북미 전역에서 사용되는 통합 번호 체계 식별자를 나타냅니다. 유럽 표준에서는 이 물질을 EN 번호 체계에 따라 1.4542로 분류하며, 화학적 및 기계적 요구 사항은 유사하게 유지합니다.
일본 산업 표준은 현지 제조 관행 및 품질 표준을 반영하여 동급 소재를 SUS630으로 지정합니다. 중국 GB 표준은 해당 등급 명칭으로 0Cr17Ni4Cu4Nb를 참조합니다.
독일 DIN 표준은 유럽 EN 표준과 조화를 이루기 전에는 역사적으로 X5CrNiCuNb16-4를 사용했습니다. 러시아 GOST 사양에는 현지 산업 요구 사항에 맞게 조정된 다른 숫자 명칭의 유사한 재료가 포함되어 있습니다.
이러한 동등성은 국제 조달을 용이하게 하고 글로벌 공급망에서 자재 호환성을 보장하지만, 서로 다른 표준 시스템 간에 약간의 구성 차이가 존재할 수 있습니다.
비교: 17-4 H1150 vs. 17-4 H1025
에이징 온도는 최종 재료 특성에 큰 영향을 미치며, H1150과 H1025 조건 간에 뚜렷한 성능 특성을 만들어냅니다:
| 속성 | H1150 조건 | H1025 조건 | 차이점 |
|---|---|---|---|
| 노화 온도 | 1150°F(621°C) | 1025°F(552°C) | 125°F 더 높음 |
| 인장 강도 | 145-175 ksi | 170-200 ksi | 25-30 ksi 더 낮음 |
| 수율 강도 | 125-155 ksi | 155-185 ksi | 30ksi 더 낮음 |
| 신장 | 10-16% | 8-12% | 4-6% 더 높음 |
| 경도 | 32-38 HRC | 38-44 HRC | 6~10점 낮게 |
| 인성 | 더 높음 | 보통 | 내충격성 향상 |
| 기계 가공성 | 더 나은 | 더 어려운 | 더 쉬운 절단 |
| 애플리케이션 | 일반 구조 | 고강도 중요 | 다양한 사용 사례 |
H1150 조건은 인성과 가공성을 우선시하는 반면, H1025는 연성을 희생하는 대신 강도를 극대화합니다. 특정 애플리케이션 요구 사항과 설계 우선순위에 따라 선택이 달라집니다.
17-4 H1150 바의 애플리케이션
항공우주 산업에서는 높은 중량 대비 강도가 필수적인 랜딩 기어 부품, 액추에이터 로드 및 구조용 피팅에 이 소재를 광범위하게 활용하고 있습니다. 내식성과 기계적 특성이 결합되어 다양한 대기 조건에 노출되는 항공기 환경에 이상적입니다.
해양 분야에는 프로펠러 샤프트, 펌프 부품 및 해양 플랫폼 하드웨어가 포함됩니다. 이 소재는 염화물 환경에 대한 저항성과 기계적 강도가 결합되어 바닷물에 노출되는 조건에서도 안정적인 성능을 제공합니다.
화학 처리 장비에는 밸브 구성품, 펌프 샤프트 및 반응기 내부에 17-4 H1150 바가 통합되어 있습니다. 다양한 화학 물질, 특히 유기산과 약알칼리성 용액에 대한 내식성이 뛰어나 혹독한 환경에서도 긴 사용 수명을 보장합니다.
원자력 발전 시설에서는 제어봉 메커니즘, 원자로 용기 내부 및 계측 부품에 이 등급을 사용합니다. 이 소재의 내방사선성과 고온에서의 기계적 안정성은 원자력 서비스 분야에 적합합니다.
석유 및 가스 산업 분야에는 다운홀 공구, 밸브 스템 및 유정 구성품이 포함됩니다. 강도, 내식성 및 황화수소 저항성(적절한 열처리 시)의 조합은 열악한 서비스 조건에서도 안정적인 작동을 지원합니다.
17-4 H1150 바의 분류
기술 분류 시스템은 구성, 구조, 속성에 따라 자료를 정리합니다:
| 분류 체계 | 카테고리 | 지정 |
|---|---|---|
| 마이크로 구조 | 마르텐사이트 | 강수량 경화 |
| 내식성 | 보통에서 좋음 | 클래스 2 스테인리스 |
| 강도 수준 | 높은 강도 | 145-175 ksi 범위 |
| 열처리 | 나이 경화 가능 | H1150 조건 |
| 자기 속성 | 강자성 | 중간 수준의 투과성 |
| 용접성 | 주의 사항 준수 | PWHT 필요 |
| 온도 서비스 | 보통 | -100°F ~ 600°F |
| 산업 분류 | 항공우주 등급 | AMS 인증 |
이러한 분류는 엔지니어가 특정 성능 요구 사항과 환경 조건에 따라 적절한 재료를 선택하는 데 도움이 됩니다.
17-4 H1150 바의 글로벌 시장 가격 (2025)
현재 시장 상황은 글로벌 공급망의 역학 관계와 지역별 제조 역량을 반영합니다:
| 지역 | 가격 범위(USD/파운드) | 시장 요인 |
|---|---|---|
| 북미 | $8.50 - $12.00 | 강력한 항공우주 수요 |
| 유럽 | $9.00 - $13.50 | 에너지 전환 애플리케이션 |
| 아시아 태평양 | $7.50 - $11.00 | 제조 허브의 이점 |
| 중동 | $9.50 - $14.00 | 석유 및 가스 부문 수요 |
| 라틴 아메리카 | $8.00 - $11.50 | 광산업 애플리케이션 |
| 글로벌 평균 | $8.50 - $12.40 | 볼륨에 따라 가중치 부여 |
가격 변동은 운송 비용, 지역별 수요 패턴, 원자재 가용성, 현지 제조 능력 등을 반영합니다. 항공우주 사양을 충족하는 프리미엄 등급은 일반적으로 표준 산업용 등급보다 15~25%의 가격 프리미엄이 붙습니다.
크기 및 무게 매개변수
표준 치수 범위는 다양한 애플리케이션 요구 사항을 수용합니다:
| 지름(인치) | 피트당 무게(파운드) | 표준 길이(피트) |
|---|---|---|
| 0.125 | 0.035 | 12, 20 |
| 0.250 | 0.141 | 12, 20 |
| 0.500 | 0.563 | 12, 20 |
| 0.750 | 1.267 | 12, 20 |
| 1.000 | 2.255 | 12, 20 |
| 1.500 | 5.074 | 12, 20 |
| 2.000 | 9.020 | 12, 20 |
| 3.000 | 20.295 | 12, 20 |
| 4.000 | 36.080 | 12, 20 |
| 6.000 | 81.180 | 12, 20 |
특수 가공을 통해 맞춤형 크기와 길이를 제공할 수 있지만, 리드 타임이 길어지고 최소 수량이 적용될 수 있습니다.
17-4 H1150 바의 장점
높은 중량 대비 강도 비율은 뛰어난 구조적 효율성을 제공하며, 특히 경량화가 성능과 연비에 직접적인 영향을 미치는 항공우주 및 자동차 응용 분야에서 유용합니다. 강수량 경화 메커니즘은 스테인리스강 내식성을 유지하면서 공구강에 필적하는 강도 수준을 달성합니다.
H1150 상태의 우수한 가공성은 제조 작업을 용이하게 하여 생산 비용을 절감하고 표면 마감을 개선합니다. 적당한 경도 수준 덕분에 특별한 툴링이나 절삭 파라미터 없이도 기존 가공 기술을 사용할 수 있습니다.
대기 환경, 약한 화학 물질 및 해양 조건에서 우수한 내식성으로 장기간 안정적인 성능을 보장합니다. 크롬 함량은 패시브 필름 형성을 제공하고 구리를 첨가하여 특정 부식성 매체에 대한 저항성을 향상시킵니다.
적절한 절차를 통해 용접성이 우수하면 복잡한 어셈블리를 제작할 수 있습니다. 용접 후 열처리를 통해 용접 부위의 특성을 최적으로 복원하여 용접된 부품 전체의 구조적 무결성을 유지할 수 있습니다.
제어된 열처리 공정을 통한 일관된 재료 특성은 신뢰할 수 있는 성능과 예측 가능한 설계 매개변수를 보장합니다. 품질 관리 시스템은 기계적 특성과 치수 특성에 대한 엄격한 허용 오차를 유지합니다.
제조 프로세스
원자재 선택은 전기 아크 또는 유도 용광로에서 녹인 고품질 스테인리스강으로 시작됩니다. 향상된 청결도와 내포물 제어가 필요한 프리미엄 등급의 경우 진공 아크 재용융 또는 일렉트로슬래그 재용융을 사용할 수 있습니다.
초기 단조 작업은 주조 잉곳을 중간 크기로 줄이면서 주조 구조를 분해하고 재료 균질성을 개선합니다. 열간 작업 온도는 일반적으로 1900~2100°F로, 적절한 유동 특성을 유지하고 균열을 방지하기 위해 사용됩니다.
1900~1950°C에서 용액 어닐링은 침전물을 용해하고 미세 구조를 균질화한 다음 급속 냉각하여 원소를 고용액에 유지합니다. 이 처리는 후속 침전물 경화를 위한 토대를 마련합니다.
용액 어닐링 상태에서는 재료가 최대 가공성을 발휘할 때 최종 치수에 가까운 황삭 가공이 이루어집니다. 정밀 연삭 또는 마감 가공은 에이징 처리 후까지 연기할 수 있습니다.
1150°F에서 4시간 동안 침전 경화하면 구리가 풍부한 단계의 침전을 제어하여 최종 강도 특성을 개발할 수 있습니다. 노화 온도에 따른 냉각 속도는 최종 경도와 인성 균형에 영향을 미칩니다.
최종 검사에는 치수 검증, 기계적 테스트 및 비파괴 검사가 포함되어 해당 사양 및 고객 요구 사항을 준수하는지 확인합니다.
브라질 조달 사례 연구
브라질의 국영 석유 회사인 페트로브라스는 산토스 분지 전염전에 있는 해양 플랫폼에 적용할 고성능 소재가 필요했습니다. 까다로운 환경으로 인해 염화물 노출, 적당한 황화수소 수준 및 동적 하중 조건을 견딜 수 있는 소재가 필요했습니다.
기술 요구사항은 청결도가 강화된 17-4 H1150 바를 지정하고 서비스 온도에서 Charpy 충격 특성을 문서화했습니다. 또한 모든 소재는 사워 서비스 애플리케이션에 대해 NACE MR0175를 준수해야 하며 최대 경도를 33 HRC로 제한해야 했습니다.
조달 과제에는 수입 원자재의 브라질 현지 가공을 의무화하는 현지 콘텐츠 요건이 포함되었습니다. 따라서 NACE 준수를 유지하면서 H1150 조건을 달성할 수 있는 인증된 현지 시설과 열처리 파트너십을 구축해야 했습니다.
품질 보증 프로토콜에는 제3자 검사, 포괄적인 기계적 테스트, 모의 서비스 환경에서의 부식 테스트가 포함되었습니다. 각 열에는 완전한 추적성 문서와 함께 개별 인증이 필요했습니다.
성공적인 조달에는 18개월에 걸쳐 다양한 크기의 철근 2,500톤이 납품되었습니다. 세계에서 가장 까다로운 해양 환경 중 하나에서 3년 동안 서비스를 제공한 후에도 고장이 보고되지 않는 등 자재 성능이 기대치를 뛰어넘었습니다.
이 사례는 중요 자재의 국제 조달에서 적절한 자재 사양, 품질 관리, 현지 파트너십 개발이 얼마나 중요한지 잘 보여줍니다.
자주 묻는 질문
17-4 H1150 봉재 가공 후 어떤 열처리가 필요합니까?
가공 작업은 일반적으로 상당한 재료 제거나 표면 경화가 발생하지 않는 한 후속 열처리가 필요하지 않습니다. 그러나 과도한 가공 온도나 변형으로 인해 기계적 특성을 복원해야 하는 경우 1150°F에서 1~2시간 동안 응력 완화 처리를 하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 가공 작업 중 소재가 심하게 과열된 경우가 아니라면 전체 재에이징은 거의 필요하지 않습니다.
17-4 H1150 봉강을 특성 손실 없이 용접할 수 있습니까?
예, 하지만 적절한 절차가 필수적입니다. 400~500°F로 예열하고, 저열 투입 용접 기술을 사용하고, 용접 후 즉시 1150°F에서 4시간 동안 열처리하면 열 영향을 받는 영역에서 최적의 특성을 회복할 수 있습니다. 적합한 필러 금속을 사용해야 하며, 과열을 방지하기 위해 인터패스 온도를 제어해야 합니다. 적절한 용접 후 열처리를 하지 않으면 용접 부위의 강도와 연성이 저하됩니다.
극저온 애플리케이션에서 17-4 H1150 바의 성능은 어떻습니까?
이 소재는 -100°F까지 우수한 인성을 유지하므로 중간 정도의 저온 용도에 적합합니다. 그러나 액체 질소 또는 액체 헬륨 온도의 경우 충격 테스트를 수행하여 적절한 인성 수준을 확인해야 합니다. 마르텐사이트 구조는 극저온에서 부서지기 쉬우므로 -150°F 이하의 극저온 서비스에는 신중한 평가가 필요합니다.
17-4 H1150 바에 호환되는 표면 처리에는 어떤 것이 있나요?
패시베이션, 전기 도금(니켈, 크롬), 아노다이징(적절한 전처리) 및 다양한 코팅 시스템을 포함한 대부분의 표면 처리가 호환됩니다. 질산 또는 구연산 용액으로 패시베이션하면 내식성이 향상됩니다. 샷 피닝은 피로 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 고온을 수반하는 처리는 침전 경화 상태에 영향을 미칠 수 있으므로 신중하게 평가해야 합니다.
17-4 H1150 bar의 최대 작동 온도는 얼마입니까?
전체 강도 특성을 유지하려면 연속 사용 온도가 600°F를 넘지 않아야 합니다. 700°F 이상의 온도에 장시간 노출되면 노화 및 강도 저하가 발생할 수 있습니다. 고온 애플리케이션의 경우 고온 안정성이 더 우수한 H900 또는 H1000 조건을 고려하거나 800°F를 초과하는 온도에서는 A286 또는 인코넬 합금과 같은 대체 소재를 사용하세요.
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