스테인리스강의 정의

공기 부식이나 화학적으로 부식되는 매체에 저항할 수 있는 고합금강입니다. 스테인레스강은 표면이 아름답고 내식성이 우수하므로 부식에 강할 필요가 없습니다. 도금강은 스테인레스강의 고유한 표면특성을 살리기 위해 다양한 표면처리를 하여 다양한 용도로 사용되는 철강의 일종입니다. 대표적인 성능으로는 13크롬강, 18크롬-니켈강 및 기타 고합금강이 있습니다.

금속학적 관점에서 볼 때, 스테인레스 스틸에는 크롬이 포함되어 있기 때문에 표면에 매우 얇은 크롬 피막이 형성됩니다. 이 피막은 강철에 침입한 산소를 격리시켜 내식성에 역할을 합니다.

스테인리스 고유의 내식성을 유지하려면 강철에 12% 이상의 크롬이 함유되어 있어야 합니다.

스테인리스강의 종류:

스테인리스강은 용도, 화학적 조성, 금속조직에 따라 크게 분류됩니다.

오스테나이트강은 기본적으로 크롬 18%-니켈 8%로 구성되어 있으며, 각 원소의 첨가량이 다양하며, 다양한 용도에 맞는 강종도 개발됩니다.

화학성분에 따른 분류:

①. CR 계열: 페라이트 계열, 마르텐사이트 계열

②. CR-NI 시리즈: 오스테나이트계, 비정상계, 석출경화계.

금속조직에 따른 분류:

①. 오스테나이트계 스테인리스강

②. 페라이트계 스테인리스강

3. 마르텐사이트계 스테인리스강

4. 듀플렉스 스테인리스 스틸

⑤. 석출경화 스테인리스강

스테인리스강의 식별방법

강철의 번호부여 및 표시방법

① 국제화학원소기호와 국가기호를 사용하여 표시한다. 화학 성분은 아랍어 문자를 사용하여 성분 함량을 나타냅니다.

예: 중국, 러시아 12CrNi3A

②강철 시리즈 또는 숫자를 나타내려면 다음과 같이 고정 숫자를 사용합니다. , 일본, 300 시리즈, 400 시리즈, 200 시리즈

③ 라틴 문자와 순서를 사용하여 일련 번호를 형성하십시오. 이는 목적만을 나타냅니다.

우리 나라의 번호 매기기 규칙

1요소 기호 사용

2목적, 중국어 병음, 난로 강철: P, 끓는 강철: F, 킬드 강철: B, A급 강철: A, T8: 특수 8,

GCr15: 볼

◆결합된 강철, 스프링 강철, 예: 20CrMnTi 60SiMn, (C 함량은 10,000분의 1로 표시됨) )

◆스테인레스강 및 합금 공구강(C 함량은 천분의 일로 표시), 예: 1Cr18Ni9,000(예:

0.1%C), 스테인레스강 C≤0.08%, 예: 0Cr18Ni9, 0Cr17Ni13Mo와 같은 초저탄소 C≤0.03%

국제 스테인레스 스틸 라벨링 방법

미국 철강 협회(American Iron and Steel Institute)에서는 세 자리 숫자를 사용하여 전성 스테인레스 스틸의 다양한 표준 등급을 라벨링합니다. . 그 중:

①오스테나이트 스테인리스강은 200과 300 시리즈 번호로 표시되며,

②페라이트 및 마르텐사이트 스테인리스강은 400 시리즈 번호로 표시됩니다. 예를 들어, 보다 일반적인 오스테나이트계 스테인리스강 중 일부는 201, 304, 316 및 310으로 표시되고,

3 페라이트계 스테인리스강은 430 및 446으로 표시되고, 마르텐사이트계 스테인리스강은 410, 420 및 420으로 표시됩니다. 440C.

이상(오스테나이트-페라이트),

4 스테인리스강, 석출경화 스테인리스강, 철 함유 스테인리스강 함량이 50 미만인 고합금이다. %는 일반적으로 특허 이름이나 상표로 명명됩니다.

4). 표준의 분류 및 분류

4-1 분류:

1국가 표준 GB

2산업 표준 YB

3지방 표준

4기업 표준 Q/CB

4-2 카테고리:

1제품 표준

2포장 표준

3방법 표준

4기본기준

4-3 Standard Level (3단계로 구분):

Y Level: International Advanced Level

I level: 국제일반 레벨

H 레벨: 국내 고급 레벨

4-4 국가 표준

GB1220-84 스테인레스 스틸 바(I 레벨)

GB4241-84 스테인레스 스틸 용접 디스크(H 등급)

GB4356-84 스테인레스 스틸 용접 디스크(I 등급)

GB1270-80 스테인레스 스틸 파이프(I 등급)

GB12771-91 스테인리스 용접 파이프(Y등급)

GB3280-84 스테인리스 냉각판(I등급)

GB4237-84 스테인리스 열판(I등급)

GB4239-91 스테인레스 콜드 스트립(1등급)

스테인리스 전문 용어

일반인의 용어로 스테인레스 스틸은 녹슬기 쉬운 강철이 아니며 실제로 일부 스테인레스 스틸입니다. , 스테인리스 및 내산성(부식 방지)입니다. 스테인레스 스틸의 녹슬지 않음과 내식성은 표면에 크롬이 풍부한 산화 피막(부동태 피막)이 형성되기 때문입니다. 이러한 종류의 스테인레스성과 내식성은 상대적입니다. 테스트에 따르면 강철의 크롬 함량이 특정 비율에 도달하면 부식이 증가함에 따라 대기, 물 및 질산과 같은 산화 매체와 같은 약한 매체에서 강철의 내식성이 증가하는 것으로 나타났습니다. 강철의 저항성은 악화됩니다. 즉, 녹슬기 쉬운 것에서 녹슬지 않는 것, 부식에 강한 것에서 부식에 강한 것으로 변이됩니다. 스테인레스 스틸을 분류하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 실온에서의 조직 구조에 따르면 마르텐사이트계, 오스테나이트계, 페라이트계 및 이중 스테인리스강이 있으며 기본적으로 크롬 스테인리스강과 크롬-니켈 스테인리스강의 두 가지 주요 시스템으로 나눌 수 있습니다. 용도 질산성 스테인레스강, 내황산성 스테인레스강, 내해수성 스테인레스강 등이 있습니다. 내식성의 종류에 따라 내공식성 스테인레스강, 내응력 부식성 스테인레스강으로 나눌 수 있습니다. 강철, 입계 부식 방지 스테인레스 스틸 등 기능적 특성에 따라 비 부식성 스테인레스 스틸, 쾌삭 스테인레스 스틸, 저온 스테인레스 스틸, 고강도 스테인레스 스틸로 나눌 수 있습니다. 등. 스테인리스강은 내식성, 성형성, 상용성이 우수하고 넓은 온도 범위에서 강도와 인성이 우수하여 중공업, 경공업, 생활용품 산업, 건축 장식 및 기타 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

오스테나이트계 스테인리스강: 상온에서 오스테나이트 구조를 지닌 스테인리스강. 강철이 약 18% Cr, 8%~10% Ni, 약 0.1% C를 함유하면 안정적인 오스테나이트 조직을 갖게 됩니다. 오스테나이트 크롬-니켈 스테인리스강에는 유명한 18Cr-8Ni 강과 Cr 및 Ni 함량을 높이고 Mo, Cu, Si, Nb, Ti 및 기타 원소를 첨가하여 개발된 고Cr-Ni 계열 강이 포함됩니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 비자성이고 인성과 가소성이 높지만 상변태를 통한 강화는 불가능하고 냉간가공을 통해서만 강화가 가능합니다. S, Ca, Se, Te 등의 원소를 첨가하면 가공성이 좋아집니다. 이러한 유형의 강철은 산성 매질을 산화시켜 부식에 저항하는 것 외에도 Mo 및 Cu와 같은 원소를 포함하는 경우 황산, 인산, 포름산, 아세트산, 요소 등에 의한 부식에도 저항할 수 있습니다. 이 유형의 강의 탄소 함량이 0.03% 미만이거나 Ti 또는 Ni를 포함하면 입계 부식 저항성이 크게 향상될 수 있습니다. 고규소 오스테나이트계 스테인리스강은 진한 질산에서 내식성이 우수합니다. 포괄적이고 우수한 종합 특성으로 인해 오스테나이트계 스테인리스강은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되었습니다.

페라이트계 스테인리스강: 페라이트 구조를 중심으로 한 스테인리스강을 사용하고 있습니다. 크롬 함량은 11%~30%이며 체심 입방정 결정 구조를 가지고 있습니다. 이 유형의 강철은 일반적으로 니켈을 포함하지 않으며 때로는 소량의 Mo, Ti, Nb 및 기타 원소를 포함합니다. 이 유형의 강철은 열전도율이 크고 팽창 계수가 작으며 내 산화성이 우수하고 응력 부식이 우수한 특성을 가지고 있습니다. 저항은 주로 대기에 강한 강철, 증기, 물 및 산화성 산에 의해 부식되는 부품을 만드는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 강철은 가소성이 낮고 가소성이 크게 감소하며 용접 후 내식성이 떨어지는 등의 단점이 있어 적용이 제한됩니다.

노외 정련 기술(AOD 또는 VOD)을 적용하면 탄소, 질소 등 침입형 원소를 크게 줄일 수 있어 이러한 유형의 강이 널리 사용됩니다.

오스테나이트-페라이트 이중 스테인리스강: 대략 절반의 오스테나이트와 절반의 페라이트 조직을 갖는 스테인레스강입니다. C 함량이 낮은 경우 Cr 함량은 18%~28%, Ni 함량은 3%~10%이다. 일부 강철에는 Mo, Cu, Si, Nb, Ti 및 N과 같은 합금 원소도 포함되어 있습니다. 이 강종은 오스테나이트계 및 페라이트계 스테인리스강의 특성을 모두 갖고 있으며, 철 함량을 유지하면서도 가소성과 인성이 높고, 상온 취성이 없으며, 입계 부식 저항성과 용접성이 크게 향상되었습니다. 475°C에서 부서지기 쉽고 열 전도성이 높으며 초가소성 및 기타 특성을 갖습니다. 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 강도가 높고 입계 부식 및 염화물 응력 부식에 대한 저항성이 크게 향상되었습니다. 듀플렉스 스테인리스강은 내공식성이 우수하며 니켈을 절약하는 스테인리스강이기도 합니다.

마르텐사이트계 스테인리스강: 열처리를 통해 기계적 성질을 조절할 수 있는 스테인리스강을 쉽게 말하면 경화성 스테인리스강의 일종입니다. 일반적인 등급은 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13 등과 같은 Cr13 유형입니다. 템퍼링 후 경도가 높고 템퍼링 온도에 따라 강도와 인성의 조합이 다릅니다. 주로 증기 터빈 블레이드, 식기 및 수술 도구에 사용됩니다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 화학적 조성의 차이에 따라 마르텐사이트계 크롬강과 마르텐사이트계 크롬-니켈강의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 다양한 구조와 강화 메커니즘에 따라 마르텐사이트 스테인리스강, 마르텐사이트 및 반오스테나이트(또는 반마르텐사이트) 석출 경화 스테인리스강, 마레이징 스테인리스강으로 나눌 수도 있습니다.

스테인리스강의 물리적, 화학적, 기계적 특성

스테인리스강의 물리적 특성은 주로 다음과 같은 측면으로 표현됩니다.

①. 열팽창 계수: 온도 변화로 인해 물질에서 측정된 원소의 변화입니다. 팽창계수는 팽창-온도 곡선의 기울기이고, 순간 팽창계수는 특정 온도에서의 기울기이며, 지정된 두 온도 사이의 평균 기울기는 평균 열팽창계수입니다. 팽창계수는 부피나 길이로 표현될 수 있으며 일반적으로 길이로 표현됩니다.

②. 밀도: 물질의 밀도는 물질의 단위 부피당 질량이며, 단위는 kg/m3 또는 1b/in3입니다.

③. 탄성계수: 단위 길이 모서리의 양쪽 끝에 힘을 가하면 물체의 길이가 단위 변화할 수 있는데, 단위 면적당 필요한 힘을 탄성계수라고 합니다. 단위는 1b/in3 또는 N/m3입니다.

4. 저항률(Resistivity): 물질의 단위 길이 입방체의 두 반대면 사이에서 측정된 저항으로, Ω?m, μΩ?cm 또는 (구식) Ω/(원형 mil.ft) 단위로 표시됩니다.

⑤. 투자율(Magnetic Permeability): 물질이 쉽게 자화되는 정도를 나타내는 무차원 계수. 자기장 강도에 대한 자기 유도 강도의 비율입니다.

⑥. 용융 온도 범위: 합금이 응고되기 시작하는 온도와 응고가 완료되는 온도를 결정합니다.

⑦. 비열 : 물질의 단위질량의 온도를 1도 변화시키는 데 필요한 열량. 영국식 시스템과 CGs 시스템의 비열 값은 동일합니다. 열 단위(Biu 또는 cal)는 물의 단위 질량을 1도 높이는 데 필요한 열량에 따라 달라지기 때문입니다. SI 단위계의 비열 수치는 에너지 단위(J)가 다르게 정의되기 때문에 Imperial 또는 CGS 시스템의 비열 수치와 다릅니다. 비열의 단위는 Btu(1b·0F)와 J/(kg·k)입니다.

⑧. 열전도율(Thermal Conductivity): 물질이 열을 전도하는 속도를 측정한 것입니다. 단위 단면적을 갖는 재료에 단위 길이당 1도의 온도 구배를 설정할 때 열전도도는 단위 시간당 전도되는 열량으로 정의됩니다. 열전도도의 단위는 Btu/(h?ft?0F)입니다. ) 또는 w/(m ?K).

⑨. 열확산율(Thermal diffusivity): 물질의 내부 온도 전이 속도를 결정하는 성능으로, 열과 밀도의 곱에 대한 열전도도의 비율입니다. 열확산율의 단위는 Btu/(h?ft?0F)입니다. w/(m?k )익스프레스.

스테인리스강의 성능과 구조

현재 알려진 화학원소는 100여종 이상이며, 산업계에서 흔히 사용되는 철강재료에는 약 20여종의 화학원소를 접할 수 있습니다. 부식 현상에 대한 사람들의 오랜 투쟁으로 형성된 특수강 시리즈 스테인레스강에는 강철을 구성하는 기본 요소인 철 외에도 가장 일반적으로 사용되는 요소가 12개 이상 있습니다. 스테인레스 강의 성능과 구조는 탄소, 크롬, 니켈, 망간, 실리콘, 몰리브덴, 티타늄, 니오븀, 티타늄, 망간, 질소, 구리, 코발트 등입니다.

탄소, 규소, 질소를 제외한 이들 원소는 모두 화학 원소 주기율표의 전이족에 속하는 원소입니다.

실제로 산업계에서 사용되는 스테인레스강은 여러 가지, 심지어는 수십 가지 이상의 원소를 동시에 함유하고 있는데, 스테인레스강 하나에 여러 가지 원소가 존재할 때 그 영향력은 개별 원소의 영향력보다 더 큽니다. 이 경우에는 각 요소의 역할뿐만 아니라 서로에 대한 영향도 고려해야 하기 때문에 훨씬 더 복잡합니다. 따라서 스테인레스강의 구조는 다음과 같습니다. 다양한 요소의 효과를 합산합니다.

1)． 스테인레스강의 성능과 구조에 대한 다양한 원소의 영향

1-1. 스테인레스강에서 크롬의 결정적인 역할: 스테인레스강의 특성을 결정하는 요소는 단 하나뿐입니다. 크롬. 각 스테인레스 스틸에는 일정량의 크롬이 포함되어 있습니다. 현재까지 크롬이 포함되지 않은 스테인리스 스틸은 없습니다. 크롬이 스테인레스강의 성능을 결정하는 주요 원소가 된 근본적인 이유는 강철에 합금원소로 크롬을 첨가하면 강철 내부의 모순된 움직임이 부식 손상을 방지하는 데 도움이 되는 방향으로 발전하기 때문입니다. 이러한 변화는 다음과 같은 측면에서 설명할 수 있다.

1크롬은 철계 고용체의 전극 전위를 증가시킨다

2크롬은 철로부터 전자를 흡수하여 철을 부동태화시킨다

패시베이션은 양극반응을 방지하여 금속 및 합금의 내식성을 향상시키는 현상입니다. 금속 및 합금의 부동태화를 구성하는 이론으로는 박막 이론, 흡착 이론, 전자 배열 이론 등이 있습니다.

1-2. 스테인레스강에 존재하는 탄소의 이중성

강철의 특성과 구조는 주로 탄소의 존재 여부에 따라 결정됩니다. 강철의 탄소. 스테인리스강의 탄소 함량과 분포 형태는 특히 중요합니다. 탄소가 스테인레스강의 조직에 미치는 영향은 크게 두 가지 측면에서 나타난다. 한편, 탄소는 오스테나이트를 안정화시키는 원소이고 그 효과는 매우 크다(니켈의 약 30배). 탄소와 크롬 사이의 친화력이 매우 높고 크롬과 함께 형성되며 일련의 복잡한 탄화물입니다. 따라서 강도와 내식성의 관점에서 볼 때 스테인리스강에서 탄소의 역할은 모순적입니다.

이 영향의 법칙을 이해하면 다양한 사용 요구 사항에 따라 탄소 함량이 다른 스테인레스 스틸을 선택할 수 있습니다.

예를 들어 업계에서 가장 널리 사용되고 가장 기본적인 스테인리스강인 5개 강종 0Crl3~4Cr13의 표준 크롬 함량은 12~14%로, 탄소는 반드시 크롬으로 탄화되는 것은 크롬의 계수를 고려한 후에 결정됩니다. 목적은 탄소와 크롬이 결합하여 크롬 탄화물을 형성한 후 고용체의 크롬 함량이 최소 크롬 함량보다 낮지 않도록 하는 것입니다. 11.7%이다.

이 다섯 가지 강종은 탄소 함량이 다르기 때문에 강도와 내식성도 다릅니다. 0Cr13~2Crl3 강철이 내식성은 우수하지만 강도는 3Crl3 및 4Cr13 강철보다 낮습니다. 주로 구조용 부품 제조에 사용됩니다. 후자의 두 강종은 탄소 함량이 높기 때문에 고강도를 얻을 수 있으며 주로 고강도 및 내마모성을 요구하는 스프링, 칼 및 기타 부품 제조에 사용됩니다. 또 다른 예로는 18-8 크롬-니켈 스테인리스강의 입계 부식을 극복하기 위해 강의 탄소 함량을 0.03% 미만으로 줄이거나 크롬보다 친화력이 큰 원소(티타늄 또는 니오븀)를 첨가할 수 있다는 것이다. 탄화를 방지하기 위해 탄소를 첨가할 수 있으며 높은 경도와 내마모성이 주요 요구 사항이 될 때 크롬 함량을 적절하게 증가시키면서 요구 사항을 충족할 수 있도록 강의 탄소 함량을 높일 수 있습니다. 경도 및 내마모성은 물론 특정 요구 사항도 고려하여 스테인레스 스틸 9Cr18 및 9Cr17MoVCo는 베어링, 측정 도구 및 절삭 공구에 사용되지만 탄소 함량은 0.85~0.95%에 달합니다. 그에 따라 함량도 증가하므로 여전히 내식성을 보장합니다.

일반적으로 현재 산업계에서 사용되는 스테인레스강의 탄소함유량은 0.1~0.4% 정도이며, 내산강의 탄소함유량은 대부분 0.1~0.1%입니다. 0.2%. 탄소 함량이 0.4%를 초과하는 스테인레스강은 전체 강종 중 작은 부분만을 차지합니다. 이는 대부분의 사용 조건에서 스테인레스강이 항상 내식성을 주요 목적으로 하기 때문입니다. 또한, 낮은 탄소 함량은 용접 용이성 및 냉간 변형과 같은 특정 공정 요구 사항으로 인해 발생합니다.

1-3. 스테인리스강에서 니켈의 역할은 크롬과 결합된 후에 발휘됩니다.

니켈은 내식성이 뛰어난 재료이자 합금강의 중요한 합금 원소입니다. .

니켈은 강철에서 오스테나이트를 형성하는 원소이지만 저탄소 니켈강에서 순수한 오스테나이트 구조를 얻으려면 니켈 함량이 24%에 도달해야 하며 니켈 함량이 27%일 때만 강철의 특정 매체 부식 특성이 변경됩니다. 상당히. 따라서 니켈만으로는 스테인레스강을 구성할 수 없습니다. 그러나 스테인레스강에 니켈과 크롬이 동시에 존재하는 경우 니켈 함유 스테인레스강은 많은 귀중한 특성을 갖습니다.

위의 상황을 토대로 스테인리스강의 합금원소로서 니켈의 역할은 고크롬강의 조직을 변화시켜 스테인레스강의 내식성과 가공성능을 향상시키는 것임을 알 수 있다. 스테인레스 스틸.

1-4. 크롬-니켈 스테인리스강에서 망간과 질소가 니켈을 대체할 수 있습니다.

크롬-니켈 오스테나이트강은 최근 수십 년 동안 많은 장점을 갖고 있지만 니켈 함량이 20% 미만인 열간강의 대규모 개발 및 적용과 화학 산업의 발전으로 인해 스테인리스강에 대한 수요가 증가하고 있지만, 니켈의 광물 매장량은 적고 일부 지역에 집중되어 있습니다. 니켈은 전 세계적으로 매우 중요하므로 수요와 공급이 모순되어 왔습니다. 따라서 스테인리스강 및 기타 여러 합금(예: 대형 주조 및 단조용 강, 공구강, 내열강 등) 분야, 특히 니켈 자원이 상대적으로 부족한 국가에서는 니켈을 절약하는 과학과 니켈을 다른 원소로 대체하는 방법에 대한 연구와 생산이 널리 이루어지고 있으며, 가장 많이 연구되고 적용되는 방법은 스테인레스강과 내열강판에 니켈을 대체하기 위해 망간과 질소를 사용하는 것이다.

망간은 오스테나이트에 니켈과 비슷한 영향을 미칩니다. 그러나 더 정확하게 말하면 망간의 역할은 오스테나이트를 형성하는 것이 아니라 강의 임계 담금질 속도를 낮추고, 냉각 시 오스테나이트의 안정성을 높이고, 오스테나이트의 분해를 억제하고, 고온에서 오스테나이트의 형성을 방지하는 역할을 합니다. 오스테나이트는 실온에서 유지됩니다. 강철의 내식성을 향상시키는 측면에서 망간은 거의 효과가 없습니다. 예를 들어 강철의 망간 함량을 0에서 10.4%로 변경해도 공기와 산에 대한 강철의 내식성은 크게 변하지 않습니다. 이는 망간이 철계 고용체의 전극 전위를 높이는 효과가 거의 없고, 형성된 산화막의 보호 효과도 매우 낮기 때문이다. 50Mn18Cr4WN, ZGMn13 강철 등), 스테인리스강으로는 제공되지 않습니다. 강철에서 오스테나이트를 안정화시키는 망간의 역할은 니켈의 절반 정도입니다. 즉, 2%의 질소도 강철에서 오스테나이트를 안정화할 수 있으며 그 역할의 정도는 니켈보다 큽니다. 예를 들어, 18% 크롬을 함유한 강을 상온에서 오스테나이트 조직으로 만들기 위해 니켈을 망간과 질소로 대체한 저니켈 스테인레스강과 니켈 원소를 함유한 크롬-망간-질소 스테인레스강이 현재 산업계에서 사용되고 있으며, 일부는 기존의 18-8 크롬-니켈 스테인레스 스틸을 성공적으로 대체했습니다.

1-5. 스테인리스강에 티타늄이나 니오븀을 첨가하여 입계 부식을 방지합니다.

1-6. 몰리브덴과 구리는 일부 스테인리스 강의 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

1-7. 스테인레스 강의 특성과 조직에 대한 다른 요소의 영향

위의 9가지 주요 요소는 또한 스테인레스 강의 특성과 조직에 영향을 미칩니다. 스테인레스강의 특성과 구성에 대한 이러한 요소의 영향에 대해, 구조에 더 큰 영향을 미치는 요소 외에도 스테인레스강에는 다른 요소도 포함되어 있습니다. 그 중 일부는 규소, 황, 인 등과 같은 일반 강철과 같은 일반적인 불순물 원소입니다. 일부는 코발트, 붕소, 셀레늄, 희토류 원소 등과 같은 특정 목적을 위해 첨가됩니다. 스테인레스강의 내식성이라는 주요 특성의 관점에서 볼 때, 이러한 요소들은 지금까지 논의된 9가지 요소에 비하면 주요한 요소는 아니지만 스테인레스강의 성능과 구조에도 영향을 미치기 때문에 완전히 무시할 수는 없습니다. 영향.

실리콘은 페라이트를 형성하는 원소로 일반 스테인레스강에 흔히 존재하는 불순물 원소이다.

코발트는 합금원소로서 철강에 널리 사용되지 않는 이유는 가격이 비싸고 다른 측면(고속강, 초경합금, 코발트계 내열성 등)으로 사용되기 때문이다. 합금, 자성강 또는 경자석 등)이 더 중요한 용도로 사용됩니다. 코발트를 합금원소로 첨가하는 일반적인 스테인리스강은 많지 않습니다. 9Crl7MoVCo강(1.2~1.8% 코발트 함유) 등 흔히 사용되는 스테인리스강은 내식성을 향상시키는 것이 아니라 경도를 높이는 것이 목적입니다. 이 스테인레스 스틸의 목적은 기계 절단 도구, 가위 및 슬라이스용 수술용 칼날을 제조하는 것입니다.

붕소: 고크롬 페라이트계 스테인레스강 Crl7Mo2Ti강에 0.005% 붕소를 첨가하면 65% 아세트산 끓는점에서 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 미량의 붕소(0.0006~0.0007%)를 첨가하면 오스테나이트계 스테인리스 강의 열간 소성을 향상시킬 수 있습니다.

붕소를 소량 첨가하면 저융점 *** 결정이 형성되어 오스테나이트 강의 용접 시 열간균열 경향이 증가하지만, 붕소를 더 많이(0.5~0.6%) 함유하면 생산의 열간균열을 방지할 수 있습니다. . 왜냐하면 0.5~0.6%의 붕소를 함유하면 오스테나이트-붕화물 2상 구조가 형성되어 용접의 융점이 낮아지기 때문입니다. 용융 풀의 응고 온도가 반용융 영역보다 낮을 때, 냉각 중 모재에 의해 발생되는 인장 응력은 액체 상태입니다. 고체 용접 금속은 응력을 견디며 이때 균열이 발생하지 않습니다. 이음새 근처에 균열이 형성되더라도 액체-고체 용융 풀 금속으로 채워질 수 있습니다. 붕소 함유 크롬-니켈 오스테나이트 스테인리스강은 원자력 산업에서 특별한 용도로 사용됩니다.

인 : 일반 스테인리스강에 존재하는 불순물 원소이지만, 오스테나이트계 스테인리스강에서는 유해성이 일반강만큼 크지 않기 때문에 어떤 정보가 제시한다면 그 함량을 더 높이는 것은 허용될 수 있다. 제련 제어를 촉진하기 위해 0.06%에 도달할 수 있습니다. 개별 망간 함유 오스테나이트 강철의 인 함량은 0.06%(예: 2Crl3NiMn9 강철) 또는 심지어 0.08%(예: Cr14Mnl4Ni 강철)에 도달할 수 있습니다. 인은 강철에 대한 강화 효과를 이용하여 PH17-10P 강(인 함유량 0.25%), PH-HNM 강(인 함유량 0.30%) 등 시효 경화 스테인리스강의 합금 원소로도 인을 첨가합니다.

황과 셀레늄: 일반 스테인레스 스틸에도 불순물 원소가 흔합니다. 하지만 스테인리스강에 황을 0.2~0.4% 첨가하면 스테인리스강의 절삭 성능이 향상될 수 있으며, 셀레늄도 같은 효과를 낸다. 황과 셀레늄은 스테인레스강의 인성을 감소시키기 때문에 스테인레스강의 절단 성능을 향상시킵니다. 예를 들어 일반 18-8 크롬-니켈 스테인레스강의 충격 값은 30kg/cm2에 달할 수 있습니다. 0.31% 황을 함유한 18-8 강철(0.084% C, 18.15% Cr, 9.25% Ni)의 충격 값은 1.8kg/cm2입니다. 0.22% 셀레늄을 함유한 18-8 강철의 충격 값은 -8 강철의 충격 값입니다. (0.094% C, 18.4% Cr, 9% Ni)은 3.24kg/cm2입니다. 황과 셀레늄은 모두 스테인리스 강의 내식성을 감소시키므로 스테인리스 강의 합금 원소로 거의 사용되지 않습니다.

희토류 원소: 희토류 원소는 현재 주로 공정 성능을 향상시키기 위해 스테인리스강에 사용됩니다. 예를 들어 Crl7Ti강, Cr17Mo2Ti강에 희토류 원소를 소량 첨가하면 강괴 내 수소로 인한 기포를 제거하고 강편의 균열을 줄일 수 있습니다. 오스테나이트 및 오스테나이트-페라이트계 스테인리스강에 희토류 원소(세륨-란타늄 합금)를 0.02~0.5% 첨가하면 단조 성능이 크게 향상됩니다. 예전에는 크롬 19.5%, 니켈 23%, 몰리브덴, 구리, 망간을 함유한 오스테나이트강이 있었는데, 과거에는 열처리 성능으로 인해 희토류 원소를 첨가한 후에만 주조물을 생산할 수 있었습니다. 프로필.

2)． 금속조직 구조와 다양한 종류의 스테인레스강의 일반적인 특성에 따른 스테인레스강의 분류

화학성분(주로 크롬 함량)과 용도에 따라 스테인레스강은 스테인레스강과 내산성의 두 가지 범주로 구분됩니다. 업계에서는 스테인레스강을 고온(900~1100도)에서 가열 및 공냉한 후 강철의 매트릭스 구조 유형에 따라 분류하기도 합니다. 이는 탄소 및 합금 원소가 금속에 미치는 영향의 특성에 근거합니다. 위에서 설명한 스테인레스 스틸의 구조.

산업계에서 사용되는 스테인리스강은 금속 조직에 따라 페라이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강의 3가지로 분류됩니다. 이 세 가지 유형의 스테인리스강의 특성을 요약할 수 있지만(아래 표 참조) 모든 마르텐사이트계 스테인리스강이 용접될 수 있는 것은 아니지만 용접 전 예열 및 높은 용접 조건과 같은 특정 조건이 적용된다는 점에 유의해야 합니다. - 용접 후 온도 템퍼링으로 인해 용접 공정이 더욱 복잡해집니다. 실제 생산에서는 1Cr13, 2Cr13 및 2Cr13과 같은 일부 마르텐사이트계 스테인리스강을 45강에 용접하는 경우가 많습니다.

스테인리스강의 분류, 주요성분 및 성능비교

분류 대략적인 조성(%) 경화성, 내식성, 가공성, 용접성, 자성

C Cr Ni

페라이트 계 0.35 이하 16~27 - 양호 없음, 사용 가능

마르텐사이트계 1.20 이하 11~15 - 노 베이크 코코아 사용 가능

>

p>

오스테나이트계 0.25 이하 16 이상 7 이상 없음 우수 우수 없음

위의 분류는 오스테나이트와 안정한 강의 매트릭스 구조만을 기준으로 한 것입니다. 강철에서 철의 형성 고체 내의 ​​원소들의 효과는 서로 균형을 이룰 수 없으며, 크롬의 양이 많기 때문에 균형 다이어그램의 S 점이 언급된 세 가지 기본 유형 외에 왼쪽으로 이동합니다. 위에서 언급한 바와 같이, 산업계에서 사용되는 스테인리스강의 조직에는 마르텐사이트-페라이트, 오스테나이트-마르텐사이트 및 기타 전이 복합상 스테인리스강과 마르텐사이트-탄화물 구조의 스테인리스강이 포함됩니다.

2-1. 페라이트강

크롬 함량이 14% 이상인 저탄소 크롬 스테인리스강, 크롬 함량이 27% 이상인 크롬 스테인리스강을 기준으로 합니다. 위의 성분 중 스테인레스 스틸에는 몰리브덴, 티타늄, 니오븀, 실리콘, 알루미늄, 텅스텐, 바나듐 및 기타 원소가 첨가되어 페라이트를 형성하는 원소가 화학 조성을 지배하며 매트릭스 구조는 페라이트입니다. 이러한 종류의 강의 조직은 담금질(고용체) 상태에서는 페라이트이며, 소둔 및 시효 상태의 조직에서는 소량의 탄화물 및 금속간 화합물을 볼 수 있습니다.

이 범주에 속하는 것은 Crl7, Cr17Mo2Ti, Cr25, Cr25Mo3Ti, Cr28 등입니다. 페라이트계 스테인리스강은 크롬 함량이 높아 내식성, 내산화성이 상대적으로 우수하지만, 기계적 특성 및 가공성 등이 열악하며 응력이 적은 내산구조 및 내산화강으로 주로 사용됩니다.

2-2. 페라이트-마르텐사이트 강

이 유형의 강은 고온에서 y+a(또는 δ) 2상 상태이며 다음과 같은 경우 y-M 변형을 겪습니다. 빠르게 냉각되면 페라이트는 여전히 유지되며 상온 조직은 마르텐사이트와 페라이트로 구성되며, 조직 내 페라이트의 양은 몇 퍼센트에서 수십 퍼센트까지 다양합니다. 0Crl3 강철, lCrl3 강철, 상한에 크롬이 있고 하한에 탄소가 있는 2Cr13 강철, Cr17Ni2 강철, Cr17wn4 강철 및 ICrl3 강철을 기반으로 개발된 많은 수정된 12% 크롬 내열강(이 유형의 강철은 내열성 스테인리스강이라고도 함), Cr11MoV, Cr12WMoV, Crl2W4MoV, 18Crl2WMoVNb 등과 같은 많은 강 등급이 이 범주에 속합니다.

페라이트-마르텐사이트강은 부분적으로 담금질 및 강화가 가능해 더 높은 기계적 성질을 얻을 수 있다. 그러나 조직 내 페라이트의 함량과 분포형태에 따라 기계적 성질과 공정성능이 크게 영향을 받는다. 이 유형의 강철은 구성의 크롬 함량에 따라 12-14%와 15-18%의 두 가지 시리즈로 분류됩니다. 전자는 대기와 약한 부식성 매체에 저항하는 능력이 있으며 충격 흡수가 좋고 선팽창 계수가 작습니다. 후자의 내식성은 크롬 함량이 동일한 페라이트산 저항강과 동일하지만 어느 정도 고크롬 페라이트강의 단점도 일부 유지하고 있습니다.

2-3. 마르텐사이트강

이 유형의 강철은 일반적인 담금질 온도에서 y상 영역에 있지만 y상은 고온에서만 안정적이며 M점입니다. 일반적으로 약 300°C에서 냉각되면 마르텐사이트로 변태됩니다.

이 유형의 강철에는 2Cr13, 2Cr13Ni2, 3Cr13 및 13Cr14NiWVBA, Cr11Ni2MoWVB 강철 등과 같은 일부 변형된 12% 크롬 열강도가 포함됩니다. 마르텐사이트계 스테인리스강의 기계적 성질, 내식성, 공정 성능 및 물리적 특성은 12~14% 크롬을 함유한 페라이트-마르텐사이트계 스테인리스강과 유사합니다. 조직에 프리 페라이트가 없기 때문에 위의 강에 비해 기계적 성질은 높지만 열처리 시 과열 민감도는 낮다.

2-4. 마르텐사이트-탄화물강

Fe-C 합금의 석출점 탄소 함량은 0.83%로 스테인리스강에서는 S점이 왼쪽으로 이동한다. 크롬 12%와 탄소 0.4% 이상을 함유한 강(그림 11-3), 크롬 18%와 탄소 0.3% 이상을 함유한 강(그림 1)3)은 모두 가공강이다. 이러한 종류의 강을 일반적인 담금질 온도에서 가열하면 2차 탄화물이 오스테나이트에 완전히 용해되지 않으므로 담금질 후의 조직은 마르텐사이트와 탄화물로 구성됩니다.

이 범주에 속하는 스테인레스 강종은 많지 않지만 4Crl3, 9Cr18, 9Crl8MoV, 9Crl7MoVCo 강 등 상대적으로 탄소 함량이 높은 일부 스테인레스 강입니다. 탄소 함량은 더 낮은 범위에 있습니다. 이러한 구조는 고온에서 담금질할 때도 나타날 수 있습니다. 높은 탄소 함량으로 인해 9Cr18과 같은 위의 세 가지 강종에는 더 많은 크롬이 포함되어 있지만 내식성은 게르마늄 12~14%를 함유한 스테인레스강과 동등합니다. 절삭공구, 베어링, 스프링, 의료기기 등 높은 경도와 내마모성을 요구하는 부품에 주로 사용됩니다.

2-5. 오스테나이트 강철

이 유형의 강철에는 y 영역을 확장하고 오스테나이트를 안정화시키는 원소가 더 많이 포함되어 있으며 고온에서는 y 상이 됩니다. 냉각시 Ms점이 상온보다 낮기 때문에 상온에서는 오스테나이트 구조를 갖는다. 18-8, 18-12, 25-20, 20-25Mo 등의 크롬-니켈 스테인레스강과 니켈 일부를 망간으로 대체하고 질소를 첨가한 저니켈 스테인레스강(Cr18Mnl0Ni5, Cr13Ni4Mn9, Cr17Ni4Mn9N, Cr14Ni3Mnl4Ti강) 등이 모두 이 범주에 속합니다.

오스테나이트계 스테인리스강은 앞서 언급한 것처럼 많은 장점을 가지고 있습니다. 비록 기계적 성질이 상대적으로 낮고 페라이트계 스테인리스강처럼 열처리로 강화할 수는 없지만 냉간 가공에 의해 변형이 가능하고 가공 경화 효과를 이용할 수 있습니다. 그들의 힘을 키우십시오. 이러한 유형의 강의 단점은 입계 부식 및 응력 부식에 민감하다는 점이며, 이는 적절한 합금 첨가제 및 공정 조치를 통해 제거해야 합니다.

2-6. 오스테나이트-페라이트 강

이 유형의 강은 y 영역을 확장하고 오스테나이트 원소를 상온에서 안정화시키기에는 충분하지 않거나 순수한 오스테나이트 구조를 가지고 있습니다. 온도가 매우 높기 때문에 오스테나이트-페라이트 복합상 상태입니다. 페라이트의 양도 조성과 가열 온도에 따라 넓은 범위 내에서 달라질 수 있습니다.

저탄소 18-8 크롬-니켈강, 티타늄, 니오븀, 몰리브덴을 첨가한 18-8 크롬-니켈강 등 이 범주에 속하는 스테인레스강이 많이 있으며, 특히 크롬 함량이 14~15% 이상, 탄소 함량이 0.2% 미만인 크롬-망간 스테인리스강(예: Cr17Mnll) 외에도 현재 연구되고 적용되는 대부분의 크롬-망간 질소 스테인리스강이 페라이트에 적용됩니다. . 순수 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여 이 유형의 강은 높은 항복 강도, 입계 부식에 대한 높은 저항성, 응력 부식에 대한 낮은 민감도, 용접 중 열간 균열 발생 경향이 적고 주조 유동성이 우수한 등 많은 장점을 가지고 있습니다. 단점은 압력 처리 성능이 좋지 않고, 공식 부식 경향이 더 크며, c상 취성이 발생하기 쉽고, 강한 자기장의 작용으로 자성이 약하다는 것입니다. 이러한 모든 장점과 단점은 구조의 페라이트에서 비롯됩니다.

2-7. 오스테나이트계 마르텐사이트계 강

용체화 처리 후에는 Ms점이 상온보다 낮아 오스테나이트 조직이 되기 쉽습니다. 형태와 용접. 일반적으로 마르텐사이트 변태를 달성하는 데 사용할 수 있는 두 가지 공정이 있습니다. 첫째, 고용화 처리 후 700~800도에서 가열하면 오스테나이트는 크롬 탄화물의 석출로 인해 준안정 상태로 변태하고, 둘째, 고용화 처리하면 Ms 점이 상온 이상으로 상승하고 마르텐사이트로 변태하게 됩니다. Ms와 Mf 지점 사이로 직접 냉각하여 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시킵니다. 후자의 방법은 더 높은 내식성을 얻을 수 있지만 용체화 처리와 극저온 냉각 사이의 간격이 너무 길어서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 오스테나이트의 노화 및 안정화 효과로 인해 극저온 냉각의 강화 효과가 감소됩니다. 상기 처리 후, 강을 400~500도에서 시효 처리하여 석출된 금속간 화합물을 더욱 강화합니다. 이 유형의 강철의 일반적인 강철 등급에는 17Cr-7Ni-A1, 15Cr-9Ni-A1, 17Cr-5Ni-Mo, 15Cr-8Ni-Mo-A1 등이 있습니다. 이러한 유형의 강철은 오스테나이트-마르텐사이트 시효 스테인리스강이라고도 하며, 실제로 이들 강의 구조에는 오스테나이트 및 마르텐사이트 외에 페라이트의 양이 다르기 때문에 석출 경화 스테인리스강이라고도 합니다.

이 유형의 강철은 1950년대 후반에 개발되어 적용된 새로운 유형의 스테인레스강으로, 일반적인 특성은 강도가 높고(C는 100-150에 도달할 수 있음) 열 강도가 좋습니다. 크롬 함량이 낮고 열처리 중에 크롬 탄화물이 석출되므로 내식성은 표준 오스테나이트계 스테인리스강보다 낮습니다.

또한 이 유형의 강철은 일부 내식성 및 기타 특성(예: 비자성 특성)을 희생하여 높은 강도를 얻을 수 있다고 말할 수 있습니다. 현재 이러한 유형의 강철은 항공 산업 및 로켓에 주로 사용됩니다. 및 미사일 생산에 사용되며 일반 기계 제조에 사용되며 아직 흔하지 않으며 초고장력강 계열로 분류되기도 합니다.

스테인리스강의 내식성

부식의 종류와 정의

스테인리스강의 한 유형은 다양한 매체에서 우수한 내식성을 가질 수 있지만 다른 특정 유형에서는 이 매체는 화학적 안정성이 낮아 부식이 발생할 수 있습니다. 따라서 일종의 스테인레스 스틸은 모든 매체에 대한 내식성을 가질 수 없습니다. 많은 산업 응용 분야에서 스테인리스강은 만족스러운 내식성을 제공할 수 있습니다. 사용 경험에 따르면 기계적 고장 외에도 스테인리스 강의 부식은 주로 다음과 같이 나타납니다. 스테인리스 강의 부식의 심각한 형태는 국부 부식(예: 응력 부식 균열, 공식 부식, 입계 부식, 부식 피로 및 틈새)입니다. 부식) . 이러한 국부 부식으로 인한 고장 사례는 전체 고장 사례의 거의 절반을 차지합니다. 실제로 합리적인 재료 선택을 통해 많은 고장 사고를 피할 수 있습니다.

금속부식은 그 메커니즘에 따라 특수부식과 화학적부식으로 구분된다