스테인리스 스틸의 4가지 유형은 무엇인가요?

스테인리스 스틸의 네 가지 주요 유형은 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 듀플렉스입니다. 이러한 범주는 기계적 특성, 내식성 및 특정 산업 응용 분야에 대한 적합성을 직접적으로 결정하는 결정 미세 구조에 따라 분류됩니다. 오스테나이트 강철(예: 304, 316)은 FCC(면 중심 입방체) 구조로 식별되며, 우수한 성형성과 내식성을 제공합니다. 페리틱 강철(예: 430)은 자기적 특성과 응력 부식 균열 저항성을 제공하는 BCC(Body-Centered Cubic) 구조를 가지고 있습니다. 마르텐사이트 강철(예: 410)도 BCC 구조를 사용하지만 탄소 함량이 높아 열처리 및 경화가 가능합니다. 이중화 강철(예: 2205)은 약 50% 오스테나이트와 50% 페라이트의 혼합 미세 구조를 특징으로 하며, 오스테나이트 등급보다 항복 강도가 거의 두 배에 이릅니다.

에서 MWalloys, 올바른 합금을 선택하려면 단순히 이름만 아는 것이 아니라 그 이상의 것이 필요하다는 것을 잘 알고 있습니다. 합금 원소가 어떻게 상호 작용하여 열악한 환경에서의 성능을 정의하는지에 대한 깊은 이해가 필요합니다.

요약 및 선택 스냅샷

빠른 의사 결정을 위해 간결한 비교표를 인쇄하여 사양 시트에 고정할 수 있습니다:

이 스냅샷은 엔지니어와 구매자가 기본 프로젝트 요구 사항을 충족하는 제품군을 식별하는 데 도움이 됩니다. 이어지는 섹션에서는 심층적인 기술 설명, 조달 지침 및 공통 등급을 비교하는 표를 제공합니다.

스테인리스강 제품군을 정의하는 방법: 야금 및 미세 구조

스테인리스강은 상온에서 철 매트릭스의 지배적인 결정 구조와 의도된 특성 개발 경로에 따라 그룹화됩니다. 가장 유용한 실용적인 분류는 오스테나이트, 페라이트, 듀플렉스 및 마르텐사이트의 네 가지 계열을 사용합니다. 각 계열은 특정 합금 원소 균형으로 인해 형성됩니다:

• 오스테나이트 강철은 니켈, 망간 또는 질소 첨가를 통해 상온에서 표면 중심의 입방 매트릭스를 유지합니다. 이 구조는 높은 인성과 우수한 연성을 제공합니다.

• 페리틱 강철은 크롬과 낮은 니켈 함량으로 안정화된 몸체 중심의 입방체 구조를 유지합니다. 일반적으로 자성을 띠고 있습니다.

• 이중화 강철은 의도적으로 오스테나이트와 페라이트의 대략적인 균형이 잡힌 혼합물을 생산합니다. 그 결과 항복 강도가 높아지고 국부 부식에 대한 내성이 향상됩니다.

• 마르텐사이트 강철은 탄소 함량이 충분하면 급속 냉각 중에 몸체 중심의 정방정계로 변합니다. 이 마르텐사이트는 열처리를 통해 경화가 가능하며 자성을 띠고 있습니다.

재료 선택의 관점에서 이러한 미세 구조적 차이는 기계적 거동, 내식성, 열처리 반응, 자기적 특성 및 제조 규칙을 결정합니다. 이 글의 나머지 부분에서는 조달 및 엔지니어링 팀이 올바른 사양을 작성하고 운영 환경에 적합한 등급을 구매할 수 있도록 각 제품군을 자세히 설명합니다.

오스테나이트 스테인리스 스틸

오스테나이트 스테인리스 스틸의 정의는 무엇인가요?

오스테나이트 계 스테인리스강은 상온에서 오스테나이트 매트릭스를 가집니다. 미세 구조는 면 중심 입방정육면체입니다. 니켈은 300 계열의 주요 오스테나이트 안정제이며, 망간과 질소는 200 계열 등급에서 종종 대체됩니다. 일반적인 크롬 함량은 일반 등급의 경우 16~20% 범위이며, 니켈 함량은 다양합니다.

주요 속성

• 내식성: 일반적으로 우수합니다. 몰리브덴 함유 변종은 염화물 환경에서 피팅 및 틈새 부식에 대한 내성을 높입니다.

• 연성 및 인성: 극저온까지 견디는 매우 높은 인성.

• 성형성: 우수. 대부분의 딥 드로잉 작업에는 오스테나이트 재종을 사용합니다.

• 자성: 용액 처리된 상태에서는 기본적으로 비자성입니다. 냉간 작업은 국부적으로 약간의 자성을 유발할 수 있습니다.

• 열처리: 일반 열처리로는 경화할 수 없습니다. 강화는 냉간 작업 또는 특정 강수량 경화 변형에 의해 이루어집니다.

일반적인 상업용 등급과 그 속성

유형 304는 가장 널리 사용되는 일반 등급입니다. 316 유형은 염화물 내공극 저항성이 중요한 경우에 선택됩니다. 오스테나이트 계열은 다용도성과 유리한 제조 특성으로 인해 많은 조사에서 전 세계 스테인리스 생산량의 대부분을 차지합니다.

엔지니어와 구매자를 위한 제작 노트

• 용접: 오스테나이트강은 표준 공정을 사용하여 쉽게 용접할 수 있습니다. 내식성에 맞는 필러 금속을 사용하십시오. 안정화 또는 용액 처리하지 않으면 입계 부식을 일으킬 수 있는 일부 재종의 민감화에 주의하십시오.

• 콜드 워크: 냉간 성형은 변형 경화로 인해 강도는 증가하지만 연성은 감소합니다. 성형 후 용접이 뒤따르는 경우, 필요한 경우 응력 완화 또는 용액 어닐링을 계획합니다.

• 표면 마감: 미러 및 4번 브러시 마감은 일반적으로 박막과 틈새의 부식 성능에 영향을 미칩니다.

일반적인 테스트 및 승인 기준

• 화학 분석(스펙트로 또는 습식 화학)을 통한 Ni, Cr, Mo, C, N 함량 확인

• 기계적 테스트: 인장, 항복률, 연신율

• 부식 테스트: 염화물 서비스가 예상되는 경우 피팅 전위 또는 ASTM G48

• 해당되는 경우 용접 후 경도 및 미세 구조 검토

페라이트계 스테인리스 스틸

페라이트계 스테인리스강의 정의는 무엇인가요?

페라이트계 스테인리스강은 상온에서 몸체 중심의 입방정계 페라이트 매트릭스를 갖습니다. 크롬 함량은 일반적으로 10.5~30% 범위이며 니켈은 낮거나 없습니다. 자성을 띠며 열처리로 경화되지 않습니다.

주요 속성

• 내식성: 우수한 일반 저항성; 응력 부식 균열 저항성은 일부 염화물 조건에서 오스테나이트보다 우수한 경향이 있습니다.

• 힘과 강인함: 보통 강도; 특히 저온이나 특정 고크롬 등급에서는 인성이 제한될 수 있습니다.

• 성형성: 합리적이지만 딥 드로잉을 위한 오스테나이트에 비해 제한적입니다.

• 용접성: 가능하지만 용접 중 입자가 거칠어지면 인성이 저하될 수 있으며 용접 후 열처리는 거의 사용되지 않습니다.

공통 성적 및 지원

페라이트계 스테인리스강은 니켈 가격이 비용에 민감하게 반응하는 곳에서 매력적입니다. 적당한 온도에서 우수한 산화 저항성과 약한 부식성 환경에서 합리적인 성능을 제공합니다.

제작 노트

• 사용 가능한 연성 마진이 낮은 구부러진 부분에서 균열이 발생하지 않도록 성형 작업을 계획합니다.

• 용접에는 페라이트 화학 물질과 호환되는 필러 금속이 필요합니다. 과도한 입자 성장을 방지하기 위해 열 입력을 제어합니다.

• 듀플렉스 또는 오스테나이트에 가까운 강도가 필요한 경우 페라이트는 덜 자주 사용됩니다.

이중 스테인리스 스틸

듀플렉스는 무엇이 다른가요?

듀플렉스 스테인리스강은 미세 구조에서 오스테나이트와 페라이트의 비율을 의도적으로 거의 동일하게 생산합니다. 이 조합은 오스테나이트 등급보다 강도가 높고 염화물로 인한 국부 부식에 대한 저항성이 향상됩니다. 이중 미세 구조는 두 제품군의 바람직한 특성을 혼합하여 제공합니다.

일반적인 듀플렉스 성적 및 구성 트렌드

• 2205 는 가장 일반적인 듀플렉스 등급입니다. 300계 오스테나이트보다 크롬과 몰리브덴 함량이 높고 오스테나이트를 안정화시키고 강도를 높이기 위해 질소도 함유하고 있습니다.

• 슈퍼 듀플렉스 등급에는 더 높은 합금 함량이 포함되어 있어 내구성이 뛰어납니다.

주요 속성

• 힘: 항복 강도: 일반적으로 동급 오스테나이트 등급의 약 1.5배에 달합니다.

• 부식 성능: 높은 Cr, Mo, N으로 인해 피팅 및 틈새 부식에 대한 내성이 뛰어나 염화물 응력 및 국부적 공격 위험이 존재하는 곳에서 자주 선택됩니다.

• 용접성: 용접으로 인해 위상 균형이 바뀔 수 있으므로 세심한 관리가 필요합니다. 열 입력 및 냉각 속도를 제어하지 않으면 바람직하지 않은 상이 형성되어 인성 및 내식성이 저하될 수 있습니다.

애플리케이션

이중 스테인리스 스틸은 석유 및 가스 운송, 해수 처리, 화학 공장의 열교환기 및 기타 강도와 내식성이 복합적으로 요구되는 환경에서 흔히 사용됩니다.

제작 참고 사항 및 조달 팁

• 적절한 필러 금속과 용접 전/후 절차를 지정하여 50/50 위상 균형을 유지합니다.

• 제작 압력 장비의 경우, 필요한 경우 N 함량, 페라이트 측정 및 용접 후 용액 처리에 대한 요구 사항을 포함하세요.

• ASTM G48 또는 전기화학적 피팅 전위와 같은 부식 테스트 프로토콜을 고려하여 자격을 검증하세요.

마르텐사이트 스테인리스 스틸

마르텐사이트계 스테인리스강의 정의는 무엇인가요?

마르텐사이트계 스테인리스강은 오스테나이트화 온도에서 냉각될 때 단단한 마르텐사이트 미세 구조를 형성하기에 충분한 탄소를 함유하고 있습니다. 그 결과 생성되는 매트릭스는 몸체 중심의 사각형이며 자성을 띠게 됩니다. 높은 경도 수준으로 열처리할 수 있으며 일반적으로 내마모성 및 절삭 날에 사용됩니다.

주요 속성

• 경도: 담금질 및 템퍼링 사이클을 통해 높은 로크웰 값으로 경화할 수 있습니다.

• 힘: 담금질 및 템퍼링 시 높음.

• 내식성: 오스테나이트 및 듀플렉스 계열보다 낮으며 온화한 환경이나 보호용 표면 마감이 사용되는 곳에 적합합니다.

• 성형성: 경화 상태에서는 제한적이며, 어닐링 상태에서는 더 좋습니다.

• 용접성: 까다로운. 예열 및 제어된 인터패스 온도가 필요한 경우가 많으며, 용접 후 템퍼링이 필요한 경우가 많습니다.

일반적인 등급 및 용도

처리 참고 사항

• 엄격한 치수 제어와 높은 경도가 필요한 부품의 경우, 담금질 및 템퍼링 일정을 지정하고 주문마다 경도 테스트를 포함하세요.

• 용접 어셈블리의 경우 재템퍼링이 필요한 열 영향 영역을 최소화하도록 설계합니다.

조달을 위한 비교표

기계적 특성 비교(일반적인 범위)

참고: 아래 값은 일반적으로 지정된 등급의 대표 범위이며, 설계 한계는 제조업체 데이터시트를 참조하세요.

염화물 환경에 대한 부식 순위(정성적)

온도 및 산화 한계(실무 지침)

• 오스테나이트: 일부 등급의 경우 최대 약 800-870°C까지 연속 서비스 가능, 그 이상에서는 크리프 및 스케일링이 우려됩니다.

• 페리틱: 중간 온도까지 우수한 내산화성, 높은 용접 온도에서 입자 성장 위험.

• 이중화: 적당히 높은 온도에서는 양호하지만 금속 간 상으로 인한 취화 위험 때문에 약 300~350°C 이상에서는 노출에 주의하세요.

• 마르텐사이트: 고온 강도 제한; 특성 제어를 위해 템퍼링이 필요합니다.

엔지니어링 애플리케이션을 위한 전략적 선택 기준

MWalloys는 고객과 상담할 때 "실패 모드 우선" 접근 방식을 사용할 것을 권장합니다. 전통에 따라 등급을 선택하는 대신 부품이 어떻게 실패할 가능성이 가장 높은지 분석합니다.

1. 환경 및 화학

• 염화물 존재: 환경이 바닷물이나 해안가인 경우 304로는 충분하지 않습니다. 316으로 변경하거나 하중을 견디는 경우 이중 2205로 변경하세요.

• 산: 환원산(황산)은 산화산(질산)과는 다른 합금이 필요합니다.

• PREN 계산: 다음 공식을 사용합니다. PREN=%Cr+3.3(%Mo)+16(%N)를 사용하여 이론적으로 피팅 저항의 순위를 매깁니다.

2. 기계적 부하

• 무게에 민감한 디자인(예: 운송용 유조선)의 경우 듀플렉스의 고강도 덕분에 더 얇은 벽을 만들 수 있어 재료의 높은 ㎏당 비용을 보완할 수 있습니다.

• 마모 부품(블레이드, 밸브)의 경우 표준 4가지 중에서 마르텐사이트가 유일하게 논리적으로 선택됩니다.

3. 제작 및 설치

• 용접: 헤비 게이지 용접이 필요한 경우 오스테나이트가 적합합니다. 듀플렉스는 위상 균형을 유지하기 위해 엄격한 열 입력 제어가 필요합니다. 두꺼운 섹션의 페라이트계는 입자 성장과 취성으로 인해 어려움을 겪을 수 있습니다.

• 형성: 깊은 드로잉(싱크대, 냄비)의 경우 오스테나이트 304는 타의 추종을 불허합니다.

업계 인사이트: "숨겨진" 다섯 번째 유형

프롬프트는 네 가지 주요 유형에 중점을 두지만, 권위 있는 가이드는 다음을 인정해야 합니다. 강수량 경화(PH) 스테인리스강. 17-4PH와 같은 등급은 구리, 니오븀 또는 알루미늄을 첨가하고 노화 열처리 공정을 통해 오스테나이트의 내식성과 마르텐사이트의 고강도를 결합한 독특한 조합을 제공합니다. 항공우주 및 첨단 제조 분야에서는 PH 등급에 의존하는 경우가 많습니다.

왜 MWalloys에서 소싱해야 할까요?

일반적인 소재 인증이 넘쳐나는 시장에서, MWalloys 는 기술적 무결성을 통해 차별화됩니다. 당사는 단순히 금속을 공급하는 것이 아니라 확실성을 공급합니다.

• 인증: 배송 전 합금 원소를 확인하기 위해 XRF(X-선 형광) 분석기를 활용합니다.

• 추적 가능성: 전체 밀 테스트 보고서(MTR)는 모든 배치와 용광로 원산지를 연결합니다.

• 전문성: 저희 팀은 표준을 간신히 충족하는 304L와 내식성을 극대화하기 위해 최적화된 304L 사이의 미묘한 차이를 잘 알고 있습니다.

제조 및 제작 고려 사항

형성

• 깊은 드로잉과 광범위한 성형이 필요한 경우 오스테나이트를 선호합니다.

• 페라이트 및 마르텐사이트는 더 큰 굽힘 반경과 제어된 가공 경화가 필요합니다.

용접

• 오스테나이트는 일치하는 필러 금속으로 쉽게 용접됩니다. 300 시리즈의 경우 필요한 경우 308/316 용접 와이어를 지정합니다.

• 페리틱스: 열 입력을 제어하여 곡물 성장을 제한합니다.

• 듀플렉스: 듀플렉스 필러 와이어 사용, 인터패스 온도 및 냉각 속도를 제어하여 위상 균형을 유지합니다.

• 마르텐사이트: 일반적으로 균열을 방지하기 위해 예열 및 용접 후 템퍼링이 필요합니다.

열처리

• 오스테나이트: ~1050~1100°C에서 용액을 어닐링한 후 담금질하여 고강도 가공 후 내식성을 회복합니다.

• 페리틱: 일반적으로 열처리를 통해 강화되지 않습니다.

• 이중: 용접 후 원치 않는 위상을 녹이기 위해 용액 처리가 필요할 수 있습니다.

• 마르텐사이트: 최종 속성에 도달하려면 담금질 및 템퍼링 사이클이 필요합니다.

표면 마감 및 부식 성능

• 표면 거칠기와 틈새는 부식 공격을 집중시킵니다. 염화물 노출 요구 사항을 충족하는 표면 마감 요건을 지정하세요. 패시베이션 처리(예: 질산 패시베이션)는 많은 식품 및 의료 분야에서 표준으로 사용됩니다.

설계 엔지니어 및 구매자를 위한 선택 체크리스트

이 체크리스트를 사용하여 사양 또는 견적서를 작성하세요.

1. 운영 환경염화물 수준, pH, 온도 범위, 산화/환원 종의 존재 여부.

2. 기계적 요구 사항수율, 인장 강도, 연신율, 경도.

3. 성형 및 제작부품이 열간 또는 냉간 성형, 현장 용접이 가능하며 용접 후 열처리가 필요합니까?

4. 표면 마감 및 미용 요구 사항거울, 브러시, 절임, 패시베이션.

5. 표준 및 추적성ASTM/EN/UNS 번호, 밀 테스트 인증서 및 필요한 NDT를 지정합니다.

6. 수락 테스트경도, 인장 시험, 내공성, 염수 분무(해당되는 경우).

7. 공급망필요한 리드 타임, 인증된 공장, 화학 분석 허용 오차, 선호하는 재고 공급업체.

8. 라이프사이클 비용초기 금속 비용만 고려하기보다는 교체 주기, 유지 보수 및 수리 가능성을 고려하세요.

이 체크리스트를 조달 문서에 포함하면 사양의 모호성을 줄이고 공급업체의 자격을 빠르게 검증할 수 있습니다.

품질 관리, 사양 및 일반적인 테스트 방법

기술 구매 문서를 작성할 때는 다음 사항을 포함하세요:

• 화학 성분 검증: ASTM A240, EN 10088 또는 해당 표준에 부합하는 허용 범위의 분광 분석.

• 기계적 테스트: ASTM A370 또는 이와 동등한 인장 시험, 제품군에 따라 로크웰 또는 비커스 경도 시험.

• 미세 구조 검사: 듀플렉스(정량적 페라이트 측정)를 위한 위상 균형, 용접 후 페라이트 및 오스테나이트의 입자 크기.

• 부식 테스트: 염화물 노출에 대한 ASTM G48 피팅 및 틈새 부식 테스트, 특정 패시베이션 요구 사항에 대한 ASTM B505 또는 ISO 11130.

• 비파괴 검사: 압력 유지 용접 제작을 위한 방사선 촬영 또는 초음파 테스트.

공급업체가 프로세스 관리를 계획할 수 있도록 구매 주문에 승인 기준을 포함하세요.

비용 동인, 가용성 및 리드 타임 고려 사항

주요 비용 동인:

• 니켈 함량오스테나이트 합금의 가격에 큰 영향을 미칩니다.

• 몰리브덴과 질소듀플렉스와 316에 합금 원소를 추가하면 비용이 증가합니다.

• 열처리 및 특수 표면 마감처리 비용 증가.

• 인증 및 테스트 요구 사항공장 인증서, 전체 재료 추적성 및 특수 부식 테스트는 시간과 비용을 추가합니다.

조달 팁: 가격 민감도가 높고 염화물 노출이 적은 경우 페라이트 등급이 더 낮은 비용으로 필요한 성능을 제공할 수 있습니다. 혹독한 해양 환경의 경우 듀플렉스 또는 슈퍼 듀플렉스가 더 높은 초기 가격에도 불구하고 수명 주기 비용을 줄일 수 있습니다.

실용적인 사양 예시(짧은 템플릿)

316매 공급에 대한 품목 예시

316 스테인리스 강판, ASTM A240/A240M, 유형 316, 두께 2.0mm ±0.1mm, 표면 마감 2B, 어닐링 및 산세, 밀 테스트 인증서 EN 10204 3.1, ASTM 공차 이내의 화학 성분, 인장 강도 ≥ 515MPa, 연신율 ≥ 40%.

이중 파이프의 라인 항목 예시

Duplex 2205 이음매 없는 튜브, UNS S32205, ASTM A789, 스케줄 40, 모재와 일치하는 용접 피팅, 용접 후 모재에 페라이트 함량 30-70%, 전기 연마 OD, 원주 용접에 대한 NDT 100% 방사선 촬영.

이와 같이 명확한 사양 언어는 공급업체의 질문을 줄이고 대체품을 피할 수 있습니다.

실무 조달 부록: 사양 체크리스트 및 샘플 조항

RFQ에 대한 기술 조항 예시

• 재료 지정: “UNS S30400, ASTM A240, 용액 어닐링 및 절임, 제품 형태: 시트, 두께: 2.0mm ±0.1mm.”

• 인증: “공급망은 EN 10204 3.1 MTC를 제공해야 합니다. 화학 분석, 인장 시험 보고서 및 열 번호 추적성을 포함해야 합니다.”

• 수락: “치수 검사, 육안 표면 검사, 로트당 인장 시험 1회를 포함한 MTC 검토 및 수령 검사 후에만 배송이 허용됩니다.”

• 부식 테스트: “해수용 장비의 경우, 대표 샘플에 대한 실험실 피트 전위 데이터 또는 이에 상응하는 G48 테스트를 제공해야 합니다.”

• 용접: “필러 금속 지정, 예열, 인터패스, NDT 결과를 포함한 주요 용접에 대한 절차 적격성 기록(PQR)을 제공하세요.”

구매 팁

• 공급업체에 열 번호와 연결된 공장 인증서를 요청하세요.

• 리드 타임이 중요한 경우, 허용되는 대체 등급을 지정하고 대체에 대한 서면 승인을 요청하세요.

• 중요한 구성 요소의 경우 공급업체 품질 시스템 및 추적성에 대한 공장 감사를 고려하세요.

MWAlloys의 최종 권장 사항

MWAlloys는 스테인리스 소재를 지정할 때 다음과 같은 실용적인 접근 방식을 권장합니다:

1. 원하는 제품군이 아닌 운영 환경과 기계적 요구 사항에서 시작하세요.

2. 염화물 피팅 또는 틈새 부식의 위험이 있는 경우 듀플렉스 또는 몰리브덴 함유 오스테나이트를 고려하세요.

3. 무거운 성형 및 용접이 필요한 경우 오스테나이트 300 계열로 시작하고 감작이 우려되는 경우 안정화 또는 저탄소 등급을 지정하세요.

4. 마모 또는 절단 용도의 경우 마르텐사이트 경화 등급을 확인하고 경도 및 템퍼 사양을 포함하세요.

5. 비용에 민감한 비임계 부식 환경의 경우 페라이트 재종을 고려하되 저온 인성 및 성형 한계를 확인합니다.