오스테 나이트계 스테인리스 강의 기초 지식 정리

오스테 나이트계 스테인리스 강의 기초 지식 정리

오스테 나이트계 스테인리스 강은 18%의 크롬과 

8%의 니켈을 포함한 SUS304를 대표로 한, 

상온에서도 오스테 나이트 조직이 페라이트로 변화하지 않는 스테인레스 강입니다.

 

2023.05.10 - 마르텐사이트계 스테인레스 강의 기초 지식 정리

 

2023.03.30 - 페라이트계 스테인레스 강의 기초 지식 정리

오스테 나이트계 스테인리스 강은 내식성·연성, 인성이 뛰어나며, 

냉간 가공성이나 용접성도 양호합니다.

 

기본적으로 자성을 갖지 않지만 소성 가공을 할 때에 자성을 갖는 경우가 있습니다.

오스테 나이트계 스테인리스 강은 이들 특징으로, 

가정용품·건축용 자동차 부품 등의 폭넓은 용도로 사용되고 있습니다.

 

제품의 형상으로서는 박판이 가장 많은데 그 밖에도

판·막대·관·선·주물 등으로 다양합니다.

 

생산량은 전 스테인레스 강 중 6할 이상을 차지하는 만큼

우리 주변에서도 흔히 보는 재료를 사용합니다.

오스테 나이트계 스테인리스 조성·성분

SUS304
SUS301	가공 경화성	SUS301L	내 입계 부식성
		SUS301J1	내식성
SUS302	고강도	SUS302B	내열성	SUSXM15J1	내열성
SUS303	절삭성	SUS303Cu	절삭성
SUS304L	내 입계 부식성	SUS304LN	강도
SUS304N1	강도	SUS304N2	강도
SUS304Cu	심교성	SUSXM7	심교성
SUS304J1	심교성	SUS304J2	심교성
SUS305	저 가공 경화성	SUS305J1	저 가공 경화성
SUS309S	내열성, 내 산화성	SUS310S	내열성, 내 산화성
SUS315J1	내 일단 부식 균열성	SUS315J2	내 응력 부식 균열성
SUS316	내식성	SUS316L	내 입계 부식성
		SUS316N	고강도	SUS316LN	내 입계 부식성
		SUS316J1	내산성	SUS316J1L	내 입계 부식성
		SUS317	내식성	SUS317J1	내식성
				SUS317L	내 입계 부식성
SUS312L	내식성	SUS836L	내식성
		SUS890L	내식성
SUS321	내 입계 부식성
SUS347	내 입계 부식성

오스테 나이트계 스테인리스 강은 위의 표와 같이

18크롬(Cr)-8니켈(Ni)의 SUS304를 대표로 한 다양한 종류가 있습니다.

 

이들은 용도에 맞추어 첨가물의 양을 바꾸거나

별도로 추가하거나 함으로써 특성을 부여하고 있습니다.

 

예를 들어 SUS304L은 탄소(C)을 0.03%이하로 낮추면서

입계 부식을 방지하게 됩니다.

 

또 SUS316은 몰리브덴(Mo)을 추가하여, SUS304보다 내식성을 향상하고 있습니다.

 

 

오스테 나이트계 스테인리스의 물리적 성질과 자성

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 ℃
SUS304 SUS304L	193	7.93	0.50	16.3	21.5	72	116	17.3	17.8	18.4	18.7	-
SUS310S	200	7.98	0.50	16.3	-	79	-	14.4	16.4	16.9	17.5	-
SUS316	193	7.98	0.50	16.3	21.5	74	116	16.0	16.2	17.5	18.5	20.0

 

위의 표는 스테인리스 협회의 공식 사이트에 기술되어 있는

데이터의 일부를 발췌한 것입니다.

 

오스테 나이트계 뿐만 아니라,

스테인리스 강은 탄소강이나 알루미늄 등에 비해서

열 전도율에 밀리면서 대비 전기 저항의 수치가 높은 특징이 있습니다.

 

또 마르텐사이트계나 페라이트계는 강한 자성을 갖는 것에 비해

오스테 나이트계는 자성을 가지지 않습니다.

 

다만, 오스테 나이트계 스테인리스 강을 가공하면

가공 부분이 마르텐사이트로 변하여 자성을 갖는 것이 있습니다.

 

오스테 나이트계 스테인리스 기계적 성질

종류의 기호	내력 Mpa (N/mm2)	인장 강도 Mpa (N/mm2)	성장	짜다	경도
					HBW	HRBS 또는 HRBW	HV
SUS304	205이상	520이상	40이상	60이상	187이하	90이하	200이하
SUS304L	175이상	480이상	40이상	60이상	187이하	90이하	200이하
SUS310S	205이상	520이상	40이상	50이상	187이하	90이하	200이하
SUS312L	300이상	650이상	35이상	40이상	223이하	96이하	230이하
SUS316	205이상	520이상	40이상	60이상	187이하	90이하	200이하

 

위 표는 [JIS G 4303:2012스테인리스 강 봉]에 기술된

대표적인 오스테 나이트계 스테인리스 강

(고용화열 처리 상태)의 기계적 성질을 발췌한 것입니다.

 

오스테 나이트계 스테인리스 강은 탄소강과

페라이트계 스테인레스 강보다 인장 강도와

성장 수치가 높은 가공에 의한 경화가 큰 특징이 있습니다.

 

그 외에도, 인장 강도 수치는 높지만 내력(항복점)수치가 낮기 때문에

굴곡 성형과 확장 성형성이 뛰어납니다.

 

또 고온과 저온 환경에서도 강도를 유지할 수 있는 것이

오스테 나이트계 스테인리스 강의 장점입니다.

 

위 표를 봐도 알 수 있듯이, 오스테 나이트계 스테인리스 강은

SUS312L등의 일부를 제외하고 재질별 수치에 별로 큰 차이는 없습니다.

 

내력은 대략 175~275Mpa, 인장 강도는 약 480~550Mpa정도의 값이 됩니다.

 

 

오스테 나이트계 스테인리스와 가공 경화·담금질

오스테 나이트계 스테인리스 강은 담금질에 의해서

인장 강도와 경도를 높일 수 있는 재료가 없습니다.

 

강도를 얻으려면 소성 가공을 실시함과 가공 경화하는 현상을

이용하는 압연 가공이나 신선 가공을 더해야 합니다.

 

가공 경화하는 원인은 소성 가공에 의해서

오스테 나이트가 마르텐사이트로 변하기 때문입니다.

 

이 변태한 마르텐사이트를 "가공 유기 마르텐사이트"라고 부릅니다.

가공 유기 마르텐사이트는 내식성이 저하하고 자성을 끄는 요인이 됩니다.

 

 

2023.03.07 - 응력 부식 균열SCC의 원인과 대책 방법에 대하여

응력 부식 균열SCC의 원인과 대책 방법에 대하여

 

오스테 나이트계 스테인리스와 응력 부식 균열, 내식성

오스테 나이트계 스테인리스 강은 응력 부식 균열이 발생하기 쉬운 경향이 있습니다.

응력 부식 균열은 부식 환경에서 금속 재료에 인장 응력이 작용하며

재료에 금이 생기는 것입니다.

 

스테인리스 강 외에도 탄소강과 황동에도 발생합니다.

 

오스테 나이트계 스테인리스 강은 용접 및 열 처리 과정 등

약 550~900℃에 가열하면 크롬 탄화물이 석출되며 내식성이 저하합니다.

 

이 현상은 " 예민하화"라 불리는 응력 부식 균열을 일으키는 요인이 됩니다.

 

응력 부식 균열의 대책으로서 SUS403등 페라이트계 스테인레스를 사용하고,

오스테 나이트계를 사용한다면, SUS304L등의 최고 저탄 소강을 사용하는 등 방법이 있습니다.

잔류 응력을 제거하기 위한 열 처리를 하면서도 막을 수 있습니다.

 

오스테 나이트계 스테인리스와 가공

열 처리
오스테 나이트계 스테인레스 강에서 경직성과 강도를 얻고 싶은 경우, 

압연 가공이나 신선 가공을 합니다.

 

그러나 이들 가공은 오스테 나이트에서 

마르텐사이트로 변할 수 있어 자성을 갖게 되고

응력 부식 균열의 리스크도 수반됩니다.

오스테 나이트계 스테인리스 강의 응력 부식 균열의 대책에는 

사용하는 재료를 변경하는 것 이외에는 응력 제거 풀림,고용화열 처리가 유효합니다.

응력 제거 풀림은 800~900℃ 정도까지 

가열·급랭하기로 잔류 응력을 제거할 수 있습니다.

고용화열 처리는 1000~1100℃ 정도까지 가열되면서 

급랭한 열 처리로, 잔류 응력 제거뿐만 아니라 

크롬 탄화물을 사용하여 예민하화를 방지하고 내식성이 향상시킵니다.

오스테 나이트계 스테인리스 강의 대부분이 응력 부식 균열 대책뿐만 아니라, 

내식성을 떨어뜨리지 않기 위해서 고용화열 처리를 하고 있습니다.


용접
오스테 나이트계 스테인리스 강은 

마르텐사이트나 페라이트계에 비해서 용접하기 쉬운 재료입니다.

난도는 철강과 비슷하게 되지만 예민하화·응력 부식 균열 등의 대책을 필요로 합니다.

이들 대책으로 예민하화하는 온도 영역에 이르지 않게 

용접시의 이리 열량을 억제하고 모재의 탄소 배출량을 줄이는 등이 유효합니다.

 

또한, 사용하는 재료를 탄소 함유량이 0.03%이하의 

최고 저탄소 철강에 바꾸거나 페라이트계의 

스테인레스 강을 채택함으로써 예방할 수 있습니다.

 

만일 오스테 나이트계 스테인리스 강에 예민하화가 발생할 경우 

고용화열 처리도 유효합니다.

그 밖에 고온 균열(응고 균열)에도 주의해야 합니다.

고온 균열을 방지하려면, 불순물의 저감이나

인과 유황이 포함되기 쉬운 페라이트 포함 용가재를 이용하는 방법이 있습니다.

또, 오스테 나이트계 스테인리스 강은 

선 팽창 계수가 높아 용접의 열로 변형하기 쉬운 점에도 주의가 필요합니다.

 

그래서 이리 열량을 억제하고 이리 열이 집중하지 않는 

용접 이음으로 변형 방향과 역 방향의 변형을 하고, 치구로 구속하는 대책도 필요합니다.



절삭 가공
오스테 나이트계 스테인리스 철을 가공 경화를 일으킬 수 있고, 

절삭성이 부족한 재료입니다.

 

워크를 절삭 가공하면 오스테 나이트 조직이 

마르텐사이트에 변화하고 가공 부분이 경화합니다.

이로 칼의 마모가 심하거나 파손하는 등의 트러블을 일으킬 수 있습니다.

또 스테인리스 강철은 철 등에 비해서 열 전도가 낮으므로 

절삭시의 칼에 열이 쌓이기 쉽습니다.

 

그래서 칼에 대해서 절 가루가 용접하거나 부족이 생기기도 많이 있습니다.

이상으로부터, 오스테 나이트계 스테인레스 절삭 가공을 할 경우

SUS303 같은 쾌삭 스테인리스 강으로 불리는

재료를 검토하는 것을 추천합니다.

오스테 나이트계 스테인리스 주용도

오스테 나이트계 스테인리스 강은 가정용품·건축용 

자동차 부품·화학 공업·식품 공업·합성 섬유 공업·원자력 발전

LNG플랜트 등 폭넓은 용도로 이용되고 있습니다.

어느 분야에서도 SUS304를 이용하는 것이 많이 있지만 

가공 경화를 피하고 싶은 경우는 SUS305를 내공 식성이 필요한 경우

 SUS316을 사용과 같이 용도로 강철을 사용하는 게 좋습니다.

오스테 나이트계 스테인리스 강은 저온, 고온 환경에서도 

강도의 저하가 적고, 용접과 소성 가공이 쉬운 등의

장점이 있기 때문에 범용성이 뛰어납니다.

 

기본적으로 자성을 가지지 않기 때문에

다른 금속과 분리하고 스크랩으로서 회수하는 것도 비교적 간단합니다.

 

스테인리스 철강 제조에는 스테인리스 강의 스크랩을 많이 이용되므로,

오스테 나이트계 스테인리스 강은 재활용률이 높은 재료입니다.

 

 

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