합금 원소가 스테인리스강에 어떤 영향을 미치나요?

화학적 조성은 강의 미세구조, 기계적 성질, 물리적 성질, 내식성에 큰 영향을 미칩니다. 크롬, 몰리브덴, 니켈 및 기타 합금 원소는 오스테나이트 격자의 정점 각도와 입방체의 6개 변의 중심을 대체할 수 있습니다. 철, 탄소 및 질소는 작은 부피로 인해 격자 원자 사이의 틈(틈 위치)에 위치합니다. , 격자에 큰 변형을 일으키므로 효과적인 경화 요소가 됩니다. 서로 다른 합금 원소는 강철의 특성에 서로 다른 영향을 미치며 때로는 유익하기도 하고 때로는 해롭기도 합니다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 주요 합금 원소는 다음과 같은 효과를 갖습니다.

 

Cr

크롬은 스테인레스 스틸을 "녹슬지 않게" 만드는 합금 원소입니다. 스테인레스 강의 표면 보호막 특성을 형성하려면 최소 10.5% 크롬이 필요합니다. 패시베이션 필름은 스테인레스 스틸이 부식성 물, 다양한 산성 용액 및 고온 가스 부식의 강한 산화에도 효과적으로 저항하도록 만들 수 있습니다. 크롬 함량이 10.5%를 초과하면 스테인레스 강의 내식성이 향상됩니다. 크롬 함량은 304 스테인리스강은 18%이며, 일부 고급 오스테나이트계 스테인리스강은 크롬 함량이 20%~28%만큼 높습니다.

 

니

니켈은 오스테나이트 상을 형성하고 안정화할 수 있습니다. 8%Ni가 만든다 304 스테인레스 스틸, 오스테나이트에 필요한 기계적 특성, 강도 및 인성을 제공합니다. 고성능 오스테나이트 스테인리스강은 고농도의 크롬과 몰리브덴을 함유하고 있으며, 더 많은 크롬이나 기타 페라이트 형성 원소가 강에 첨가될 때 오스테나이트 구조를 유지하기 위해 니켈이 첨가됩니다. 약 20%의 니켈 함량으로 오스테나이트 조직을 보장할 수 있으며 스테인레스강의 응력 부식 파괴 저항성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

니켈은 또한 냉간 변형 중에 가공 경화 속도를 감소시킬 수 있으므로 딥 드로잉, 스피닝 및 냉간 압조에 사용되는 합금은 일반적으로 니켈 함량이 높습니다.

 

모

몰리브덴은 염화물 환경에서 스테인레스 강의 공식 및 틈새 부식 저항성을 향상시킵니다. 몰리브덴과 크롬, 특히 질소의 조합으로 인해 고성능 오스테나이트 스테인리스강은 공식 및 틈새 부식에 대한 강한 저항성을 갖게 됩니다. Mo는 또한 염산 및 묽은 황산과 같은 환원성 환경에서 스테인레스 강의 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강의 최소 몰리브덴 함량은 316 스테인리스강과 같이 약 2%입니다. 합금 함량이 가장 높은 고성능 오스테나이트 스테인리스강에는 최대 7.5% 몰리브덴이 포함되어 있습니다. 몰리브덴은 페라이트 상의 형성에 기여하고 상평형에 영향을 미칩니다. 이는 여러 유해한 2차 상의 형성에 관여하며 불안정한 고온 산화물을 형성하고 고온 내산화성에 부정적인 영향을 미치므로 몰리브덴 함유 스테인리스강의 사용을 고려해야 합니다.

 

씨

탄소는 오스테나이트 상을 안정화하고 강화합니다. 탄소는 보일러 튜브와 같은 고온 환경에서 사용되는 스테인레스 스틸에 유익한 원소이지만 경우에 따라 내식성에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 오스테나이트계 스테인리스 강의 탄소 함량은 일반적으로 실행 가능한 가장 낮은 수준으로 제한됩니다. 용접 등급의 탄소 함량(304L, 201L 및 316L)은 0.030%로 제한됩니다. 일부 고합금 고성능 등급의 탄소 함량은 0.020%로 제한됩니다.

 

N

질소는 오스테나이트 상을 안정화 및 강화하고, 탄화물 민감화 및 2차 상 형성을 늦춥니다. 표준 오스테나이트 스테인리스강과 고성능 오스테나이트 스테인리스강 모두 질소를 함유하고 있습니다. 저탄소 등급(L)에서는 소량의 질소(최대 0.1%)로 낮은 탄소 함량으로 인한 강도 손실을 보완할 수 있습니다. 질소는 또한 염화물 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성을 향상시키는 데 도움이 되므로 최고의 내부식성 고성능 오스테나이트 스테인리스강 중 일부는 질소 함량이 0.5%만큼 높습니다.

 

망

제철소에서는 용강을 탈산하기 위해 망간을 사용하므로 모든 스테인리스강에는 소량의 망간이 남아 있습니다. 망간은 또한 오스테나이트 상을 안정화시키고 스테인리스 강의 질소 용해도를 향상시킬 수 있습니다. 따라서 200 시리즈 스테인레스강에서는 망간을 사용하여 니켈의 일부를 대체하여 질소 함량을 높이고 강도와 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 동일한 효과를 얻기 위해 일부 고성능 오스테나이트계 스테인리스강에 망간을 첨가합니다.

 

구리

구리는 황산과 인산의 일부 혼합 용액과 같은 산을 환원할 때 스테인리스 강의 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

 

시

일반적으로 실리콘은 농축된 산과 높은 산화 환경에서 강철의 내식성을 향상시킬 수 있기 때문에 오스테나이트계 스테인레스 강의 유익한 요소입니다. UNS S30600 및 기타 고규소 특수 스테인리스강은 내공식성이 높은 것으로 보고되었습니다. 망간과 마찬가지로 실리콘은 용강을 탈산하는 데에도 사용할 수 있으므로 규소, 망간 및 기타 탈산 원소를 포함하는 작은 산화물 개재물이 항상 강철에 남아 있습니다. 그러나 함유물이 너무 많으면 제품의 표면 품질에 영향을 미칩니다.

 

Nb와 Ti

이 두 원소는 강력한 탄화물 형성 원소이며 감작을 완화하기 위해 저탄소 등급 대신 사용할 수 있습니다. 니오븀 카바이드와 티타늄 카바이드는 고온 강도를 향상시킬 수 있습니다. 347 Nb 및 Ti를 함유한 321 스테인리스강은 고온 강도 및 용접성 요구 사항을 충족하기 위해 보일러 및 정제 장비에 일반적으로 사용됩니다. 또한 일부 탈산 공정에서는 고성능 오스테나이트계 스테인리스강의 잔류 원소로 사용됩니다.

 

S와 P

유황은 스테인리스강에 좋기도 하고 나쁘기도 합니다. 가공 성능을 향상시킬 수 있지만 열 가공성을 감소시키고 황화 망간 함유량을 증가시켜 스테인레스 스틸 피팅 내식성이 감소합니다. 고급 오스테나이트계 스테인리스강은 열처리가 쉽지 않기 때문에 황 함유량을 최대한 낮은 수준인 0.001% 정도로 조절해야 합니다. 황은 일반적으로 고성능 오스테나이트계 스테인리스강에 합금 원소로 첨가되지 않습니다. 그러나 표준 등급 스테인레스 강의 황 함량은 종종 높으며 (0.005% ~ 0.017%) 자기 융합 용접의 용접 침투 깊이를 향상시키고 절단 성능을 향상시킵니다.

인은 유해한 원소이며 단조 및 열간 압연의 열간 가공 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 용접 후 냉각 과정에서 열 균열 발생도 촉진됩니다. 그러므로 인 함량은 최소한으로 조절되어야 한다.