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마르텐사이트계 스테인레스 강 기초 지식 정리

by KaNonx카논 2022. 3. 3.
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마르텐사이트계 스테인레스 강 기초 지식 정리

마르텐사이트계 스테인리스 강은 13%의 크롬을 포함한 SUS403·SUS410을 대표로, 

상온에서 마르텐사이트 조직을 가진 스테인레스 강입니다.

마르텐사이트계 스테인리스 강은 페라이트계와 오스테 나이트계에는 떨어집니다만 내식성을 갖습니다.

탄소를 많이 함유하고 있어 담금질에 의한 경화시키는 것도 가능합니다.

 

또 대기 중에서 가열한 경우의 내 산화성에도 뛰어나고 500℃ 정도의 온도 속에서도 

강도가 너무 저하하지 않기 때문에 내열성도 양호합니다.

 

또한 마르텐사이트계 스테인리스 강은 모든 재료로 자성을 가집니다.
재료의 형상은, 봉강 / 평강으로 사용되는 것이 대부분입니다.

 


 

2020.06.02 - [SUS 지식]SUS304와 SUS430의 의미, 특징도 해설해 본다.

 

[SUS 지식]SUS304와 SUS430의 의미, 특징도 해설해 본다.

 [SUS 지식]SUS304와 SUS430의 의미, 특징도 해설해 본다. [이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.] 출처 - https://mitsu-ri.net/articles/sus304-sus430 SUS304과 SUS430이란 스테인레스를 말합니다...

kanonxkanon.tistory.com

 

마르텐사이트계 스테인리스 조성·성분

  • 표:각 마르텐사이트계 스테인레스 강(품종)의 조성과 특성
SUS410  
SUS403  
SUS410S 내식성·가공성
SUS410F2 절삭성 SUS416 절삭성
SUS420J1 담금질 경화 SUS420J2 담금질 경화 SUS440A 담금질 경화
  SUS440B 담금질 경화
  SUS440C 담금질 경화
  SUS440F 절삭성
SUS420F 절삭성
SUS420F2 절삭성
SUS431 내식성·인성

마르텐사이트계 스테인리스 강은 탄소 함유량이 많아 담금질에 의해서 높은 강도를 얻어

담금질에 의한 내마모성과 인성을 얻을 수 있습니다.

 

다만 수동 상태 피막을 형성하는데 필요한 크롬 함유량은 적기 때문에 다른 스테인레스 강보다 내식성은 떨어집니다.

또, 오스테 나이트계 스테인리스 강에 비해서 비싼 재료인 니켈의 함유량이 적고 가격도 비교적 저렴합니다.

 

 

마르텐사이트계 스테인리스 물리적 성질과 자성

  • <마르텐사이트계 스테인리스 물리적 성질>
종류의 기호 영률
kN/mm2
밀도
g/cm3
비열
J/g·℃
열 전도율
W/m·℃
대비 전기 저항
Ωm(10-8)
평균 열 팽창 계수
10-6/℃
실온 실온 0-100℃ 100℃ 500℃ 실온 650℃ 0-100
0-316
0-538
0-649
0-816
SUS403
SUS410
200 7.75 0.46 24.9 25.7 57 109 9.9 10.1 11.5 11.7 -

 

위의 표는 스테인리스 협회의 공식 사이트에 기술되어 있는 데이터의 일부를 발췌한 것입니다.

마르텐사이트계 스테인레스 강 물리적 성질은 대체로 페라이트계 스테인리스 강과 가까운 수치로

오스테 나이트계와 비교하면 밀도, 비열·대비 전기 저항 및 열 팽창 계수는 작은 수치를 나타내고 있습니다.

 

또, 오스테 나이트계 스테인리스 강과 달리 자성을 갖는 것도 특징입니다.

 

마르텐사이트계 스테인리스 기계적 성질

  • <마르텐사이트계 스테인리스 담금질 담금질 상태의 기계적 성질>
종류의 기호 내력
Mpa
(N/mm2)
인장 강도
Mpa
(N/mm2)
인성 압축 경도
HBW HRBS
또는
HRBW
HRC HV
SUS403 390이상 590이상 25이상 55이상 170이상 87이상 - 178이상
SUS410 345이상 540이상 25이상 55이상 159이상 84이상 - 166이상
SUS410J1 490이상 690이상 20이상 60이상 192이상 92이상 - 200이상
SUS410F2 345이상 540이상 18이상 50이상 159이상 84이상 - 166이상
SUS416 345이상 540이상 17이상 45이상 159이상 84이상 - 166이상
SUS420J1 440이상 640이상 20이상 50이상 192이상 92이상 - 200이상
SUS420J2 540이상 740이상 12이상 40이상 217이상 95이상 - 220이상
SUS420F 540이상 740이상 8이상 35이상 217이상 95이상 - 220이상
SUS420F2 540이상 740이상 5이상 35이상 217이상 95이상 - 220이상
SUS431 590이상 780이상 15이상 40이상 229이상 98이상 - 241이상
SUS440A - - - - - - 54이상 577이상
SUS440B - - - - - - 56이상 613이상
SUS440C - - - - - - 58이상 653이상
SUS440F - - - - - - 58이상 653이상

 

위의 표는[JIS G 4303:2012스테인리스 강 봉]에 기술되어 있는

마르텐사이트계 스테인레스 강(담금질 상태)의 기계적 성질을 발췌한 것입니다.

 

마르텐사이트계 스테인리스 강은 담금질을 취함으로써 높은 강도를 얻을 수 있습니다.

담금질한 후 가장 높은 강도를 얻지만, 담금질 하지 않는다면 여린 상태입니다.

그래서 기본적으로 담금질을 하여 인성을 주어 사용하고 있습니다.

 

마르텐사이트계 스테인리스와 응력 부식 균열, 내식성·녹

응력 부식 균열은 스테인레스 강 가운데 오스테 나이트계에서 일어나기 쉬운 것으로 되어 있습니다만

마르텐사이트계에서도 일어나는 문제입니다.

 

응력 부식 균열을 피하고 싶은 경우 고온 담금질을 하기로 예민화를 피하고

응력 부식 균열을 방지할 수 있습니다.

 

마르텐사이트계 스테인리스 강은 페라이트계와 오스테 나이트계보다 내식성은 떨어지지만

실내 등의 부식이 덜한 환경이면 충분한 내식성을 갖습니다.

 

그러나 산 환경이나 소금물 환경 같은 곳에서는 녹이 발생되기 쉬우므로 사용 장소에는 주의가 필요합니다.

 

마르텐사이트계 스테인리스와 가공

열 처리

마르텐사이트계 스테인리스 강은 담금질 처리만에서는 취약하기 때문에 담금질을 하기로 내마모성과 인성을 부여합니다.

 

마르텐사이트계 스테인레스 강의 담금질에서는 전체적으로 마르텐사이트 조직에

어느 정도의 오스테 나이트가 잔류(잔류 오스테 나이트)하는 점에 주의가 필요합니다.

 

잔류 오스테 나이트는 실온에서도 마르텐사이트 변태, 부피가 팽창하여 변형과 균열을 발생시킬 수 있습니다.

 

이를 막으려면 담금질과 서브제로 처리를 실시합니다.

 

서브 제로 처리는 담금질 직후 0℃ 이하로 냉각함으로써 칼날 같은 내마모성을 필요로 하는 것에 대해서

행해지는 것이 많은 처리 방법입니다.

 

마르텐사이트계 스테인레스 강 담금질은 150~200℃ 정도로 유지하고

공기 냉각하는 저온 담금질과 600~750℃ 정도로 유지하고 급랭는 고온 담금질이 있습니다.

 

저온 담금질은 내마모성을 부여하는 경우에 고온 담금질은 인성을 부여하는 경우에 열립니다.

 

또 담금질에는 "475℃ 취약"으로 불리는 475℃ 부근에서 급속히 연성,

인성이 저하되는 현상이 일어나는 경우가 있으므로 475℃ 부근에서 담금질은 피할 필요가 있습니다.

 

용접

마르텐사이트계 스테인리스 강은 확산성 수소에 의한 저온 균열이나 지연 균열이 발생하는 경우가 있습니다.

저온 균열은 200~300℃ 이하에서 발생하는 손실입니다.

지연쪽은 저온 균열 속에서도 용접 후 많은 시간 경과 후에 일어나는 것을 말합니다.

 

저온 균열을 방지하려면, 예열에 의한 모재의 온도를 200~400℃ 정도에 올리는 것으로

재료를 냉각 속도를 늦게 하는 것이 유효합니다.

 

지연쪽은 전극·용가재·모재에 대기 중의 수분이 받아들여지지 않도록

건조한 환경 하에서 용접하거나 용접 기자재와 재료를 건조·청정화하거나 하는 것이 유효합니다.

 

소성 가공

마르텐사이트계 스테인레스 강의 소성 가공·절삭 가공을 할 경우 800~900℃의 서랭을 실시합니다.

이는 소성을 실시하지 않으면 재료가 뻣뻣하고 가공하기 어렵기 때문입니다.

 

더 성형성을 요구하는 경우는 SUS410S을 절삭성을 요구하는 경우는

SUS416·SUS410F2·SUS440F·SUS420F·SUS420F2를 채용함으로써 각각의 특성을 향상할 수 있습니다.

 

마르텐사이트계 스테인리스 주용도

마르텐사이트계 스테인리스 강은 다른 종류보다 저렴하고, 강도와 내식성·내열성이 잘 되는 것이 특징입니다.

주요 용도에는 이들의 특징을 필요로 하는 기계 구조용 부품(샤프트 볼트 밸브 시트 등)이나

플라스틱 사출 성용 금형 등에 채용되었습니다.

 

또 SUS440계는 크롬과 탄소 함유량이 많아서 스테인리스 강 중에서도

가장 딱딱한 재료인 것부터 흉기·외과용 기구·베어링 등에 이용됩니다.

 

 

 

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