1. 소개
300-시리즈 오스테나이트계 스테인리스강은 내식성을 겸비하고 있기 때문에 업계 전반에 걸쳐 사용되는 스테인리스 합금의 대표적인 제품군입니다., 연성, 인성, 단일 제품으로 우수한 가공성, 다재다능한 재료 시스템.
일반적으로 다음 범위의 크롬 함량이 특징입니다. 16–20% 니켈 함량 약 8~12%, 이들 합금 (가장 일반적으로 등급 304 그리고 316 저탄소 및 안정화된 변형)
안정된 오스테나이트를 형성 (면심 입방체) 어닐링된 상태에서 비자성 거동을 제공하는 실온 미세구조, 극저온까지 높은 인성, 다양한 환경에서 예측 가능한 부식 성능.
2. 300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스강이란??
"300계"는 오스테나이트계 그룹을 의미합니다. 스테인리스강 미세구조가 오스테나이트로 안정화된 것 (면심 입방체) 상대적으로 높은 니켈 및 크롬 함량으로 인해.
일반적인 화학 범위는 약 16–20% 크롬 그리고 8–12% 니켈, 일부 등급에는 몰리브덴이 함유되어 있습니다., 특정 환경에서 향상된 성능을 위한 티타늄 또는 니오븀.
이 화학은 표면에 자가 치유 수동 산화막을 생성하고 그룹을 정의하는 연성 및 인성을 제공합니다..
3. 공통 등급 및 용도별 장점
그만큼 300-시리즈 오스테나이트계 스테인리스강 다양한 등급을 포괄, 각 제품은 화학 성분 및 가공의 제어된 변화를 통해 특정 성능 특성을 달성하도록 설계되었습니다..
| 등급 (우리를) | 주요 합금 첨가물 | 주요 장점 | 주요 애플리케이션 |
| 304 (미국 S30400) | 18% Cr, 8% ~ 안에, 0.08% 이하 | 우수한 일반 내식성, 높은 연성과 성형성 | 식품 가공 장비, 주방용품, 건축 패널 |
| 304엘 (미국 S30403) | 18% Cr, 8% ~ 안에, ≤0.03% c | 우수한 용접성을 위한 저탄소, 감작 위험 감소 | 용접 탱크, 배관 시스템, 구조용 용접물 |
| 316 (미국 S31600) | 16–18% Cr, 10% ~ 안에, 2–3% mo, 0.08% 이하 | 염화물 및 화학적 부식에 대한 저항성 향상 | 해양 설비, 화학 처리, 제약 장비 |
| 316엘 (미국 S31603) | 16–18% Cr, 10% ~ 안에, 2–3% mo, ≤0.03% c | 저탄소 버전 316 용접 구조물의 경우, 우수한 내식성 | 해양배관, 의료 기기, 담수화 장치 |
| 321 (미국 S32100) | 17–19% Cr, 9–12%, Ti 안정화, 0.08% 이하 | 티타늄 안정화, 고온에서 탄화물 석출에 저항함 | 배기 매니 폴드, 열교환기, 용광로 부품 |
| 347 (미국 S34700) | 17–19% Cr, 9–12%, Nb 안정화, 0.08% 이하 | 니오브 안정화, 크리프강도 및 입계부식성이 우수함 | 보일러관, 정유소, 압력 용기, 고온 증기 시스템 |
| 310에스 (UNS S31008) | 24–26% Cr, 19–22%, 0.08% 이하 | 탁월한 고온 산화 및 내식성, 높은 온도에서도 강도를 유지 | 용광로 부품, 열처리 장비, 가마, 가스 버너, 고온 굴뚝 |
4. 주요 물리적 및 기계적 특성
그만큼 300-시리즈 오스테나이트계 스테인리스강 기계적 강도의 독특한 조합이 특징입니다., 연성, 엔지니어링 응용 분야에 매우 다양한 기능을 제공하는 물리적 동작.
이러한 특성은 합금 구성에 영향을 받습니다., 냉간 작업, 열처리, 및 환경 조건.
물리적 특성
| 재산 | 일반적인 값 / 범위 | 메모 |
| 밀도 | 7.9–8.1g/cm³ | Mo 베어링 등급의 경우 약간 더 높음 (316/316엘) |
| 용융 범위 | 1370–1450°C | 학년에 따라 조금씩 다름; 310S는 ~1400~1450°C에서 녹습니다. |
| 열전도율 | 14-16W/m·K | 탄소강에 비해 상대적으로 낮은; 용접 및 방열에 영향을 미칩니다. |
| 열팽창 계수 (20–100 ° C) | 16–19 µm/m·°C | 페라이트강보다 높음; 이종 금속을 사용한 조립에 중요 |
| 비열 용량 | 0.50–0.54J/g·K | 니켈 함량에 약간의 영향을 받음 |
| 전기 저항력 | 0.72-0.75μΩ·m | 보통의; 전기 가열과 관련된 응용 분야에 영향을 미칩니다. |
기계적 성질
| 재산 | 304 / 304엘 | 316 / 316엘 | 321 / 347 | 310에스 | 메모 |
| 인장강도 (MPa) | 505-720 | 515-720 | 515–760 | 550–830 | 냉간작업에 따라 다름; 냉간 가공 시트의 경우 더 높음 |
| 항복 강도 0.2% 오프셋 (MPa) | 205–310 | 205–310 | 205-275 | 240–310 | 냉간 가공으로 항복 강도가 증가합니다. |
| 연장 (%) | 40–60 | 40–60 | 40–55 | 35–50 | 연성이 뛰어나 딥드로잉 및 성형이 가능합니다. |
| 경도 (HRB) | 70–95 | 70–95 | 80–95 | 80–95 | 가공 경화로 인해 경도가 크게 증가합니다. |
| 탄성 계수 (평점) | 193–200 | 193–200 | 190–200 | 190–200 | 페라이트 강보다 낮습니다, 성형 시 스프링백에 영향을 미침 |
| 충격 인성 (제이) | 200–300 | 200–300 | 180–250 | 180–220 | 극저온에서도 인성 유지 |
5. 300계 오스테나이트계 스테인리스강의 주요 특징
그만큼 300-시리즈 오스테나이트계 스테인리스강 다음의 조합을 통해 다른 스테인레스 스틸 제품군과 차별화됩니다. 안정적인 미세 구조, 합금 중심 성능, 탁월한 성형성, 다양한 용접성.
안정적인 오스테나이트 미세구조
- 단련된 상태에서 비자성: 자기 투자율 <1.005 (ASTM A342), 단련된 300계열 강철은 본질적으로 비자성입니다..
이 속성은 다음과 같은 경우에 중요합니다. 전자 제품, MRI 챔버, 의료 진단 장비, 사소한 자기 간섭으로도 기능이 저하될 수 있는 곳. - 극저온 인성: 오스테나이트계 미세구조는 -270°C에서 충격 에너지의 약90% (액체 헬륨 온도), 이 강철을 다음에 적합하게 만드는 것 LNG 저장 탱크, 로켓 연료 라인, 극저온 배관.
- 온도 안정성: 오스테나이트는 넓은 온도 범위에서 안정적으로 유지됩니다., 영하의 온도부터 고온 서비스 조건까지 일관된 기계적 특성을 보장합니다..
합금 중심 성능
- 염화물 저항성을 위한 몰리브덴: 추가 2–3% 월요일 316 성적 증가한다 구덩이 저항에 해당하는 숫자 (목재) ~에서 16 (304) 에게 18, 저항을 가능하게 하는 5% 80°C의 NaCl 용액, 60°C에 비해 304.
이것은 만듭니다 316 에 이상적 선박, 화학적인, 및 제약 응용. - 용접 신뢰성을 위한 안정제: 티타늄 321 탄소와 결합, 예방 카바이드 침전 용접 열 영향부에서 (위험요소).
니오븀 347 비슷한 안정성을 제공합니다. 두 등급 모두 ASTM A262 Strauss 테스트 통과, 보장 변수 부식에 대한 저항 용접 후 또는 장기간 고온 서비스 후.
탁월한 성형성
- 딥 드로잉: 304 달성할 수 있다 깊이 대 직경 비율 2.5:1, 에 적합하게 만드는 것 스테인레스 스틸 싱크대, 주방용품, 복잡한 탱크 형상.
높은 신율 (≥40%) 상대적으로 낮은 항복강도는 균열 없이 광범위한 성형을 촉진합니다.. - 벤딩: 300-시리즈 강철은 구부릴 수 있습니다. 재료 두께의 1배만큼 작은 반경 (ASTM A480), 페라이트계의 2배와 비교 430 스테인레스 스틸.
이는 제조 낭비를 최소화하고 복잡한 부품 설계를 가능하게 합니다.. - 제작의 다양성: 뛰어난 연성을 통해 스탬핑이 가능합니다., 제사, 및 하이드로포밍 작업, 다양한 산업 응용 분야에 유연성 제공.
다양한 용접성
- 용접 후 열처리 불필요: 저탄소 등급 (304엘, 316엘) 용접 후 완전한 내식성을 유지,
생산 시간을 20~30% 단축 마텐자이트계 스테인리스강에 비해, 용접 후 열처리가 필요한 것 (PWHT) 스트레스를 해소하기 위해. - 용접 효율성: 316L의 용접 조인트가 유지됩니다. 모재 인장 강도의 약 80% (ASTM A312), 그들을 적합하게 만드는 것 압력 용기, 배관 시스템, 및 구조적 구성 요소 에 따라 ASME BPVCCCE A VIII.
- 가입의 용이성: TIG와 호환 가능, 나, 저항용접; HAZ에서 왜곡이 최소화되고 내식성이 우수함.
6. 내식성: 메커니즘 및 서비스 환경
300-시리즈 강철은 "스테인리스"입니다., 자기편 산화크롬 (cr₂o₂) 표면에 필름이 빠르게 형성됨.
필름은 산화 환경에서 자가 치유됩니다., 하지만 성능은 환경에 따라 달라집니다., 온도 및 합금 화학.
일반적인 부식:
분위기가 뛰어남, 담수, 그리고 많은 화학 공정 유체. 대부분의 위생 및 실내/실외 구조 노출용, 304 아주 잘 수행.
국부적인 부식 (염화물 구멍 및 틈새 부식):
이곳은 316 및 관련 몰리브덴 함유 등급이 더 우수합니다. 304.
몰리브덴은 공식 저항 등가 수치를 높입니다. (목재) 안정된 구덩이가 형성되는 임계 염화물 농도와 온도를 증가시킵니다..
곡물 간 부식 (감작):
오스테나이트계 스테인리스강이 용접 중 또는 장시간 과열 중에 450~850°C 범위 내에 유지되는 경우, 크롬 탄화물은 결정립 경계에 침전될 수 있습니다., 인접한 크롬을 고갈시키고 입자 간 공격을 유발합니다..
저탄소 (엘) 등급 및 안정화 등급 (321/347) 이 위험을 완화.
응력 부식 균열 (SCC):
오스테나이트 강은 특정 환경에서 SCC에 취약할 수 있습니다. (예를 들어, 고온의 염화물 환경).
니켈은 다양한 형태의 SCC에 대한 저항성을 추가합니다., 하지만 재료 선택과 스트레스 조절이 중요합니다.
고온 산화:
300-계열 합금은 최대 수백 °C까지 우수한 내산화성을 나타냅니다., 하지만 더 높은 온도에서는, 다른 합금 등급이 선호될 수 있습니다..
7. 열적 특성 및 열처리 거동
열처리:
- 오스테나이트계 스테인리스강은 안정적인 오스테나이트 구조가 냉각 시 마르텐사이트로 변형되지 않기 때문에 기존의 담금질 및 템퍼 열처리로는 경화할 수 없습니다..
강도는 주로 냉간 작업에 의해 증가됩니다.. - 솔루션 어닐링 (많은 300 시리즈 합금의 경우 일반적으로 1000~1150°C) 급속 담금질로 침전물이 용해됩니다. (예를 들어, 크롬 탄화물) 내식성을 회복합니다..
용접이나 고온 노출 후 내식성을 회복하기 위해 흔히 사용됩니다..
열팽창 및 전도성:
- 열팽창 계수는 페라이트강보다 높으며, 이종 금속을 결합하는 어셈블리에 중요합니다..
열전도율은 탄소강보다 낮습니다., 그래서 용접으로 인한 열은 더 천천히 소멸됩니다; 이는 용접 절차 및 열 입력 제어에 영향을 미칩니다..
극저온 성능:
- 오스테나이트계 스테인리스강은 매우 낮은 온도에서도 인성을 유지하며 일반적으로 취성 파손 없이 극저온 조건에서 사용됩니다..
8. 300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스강의 장점
기술적 특징 300-시리즈 오스테나이트계 스테인리스강— 내식성 포함, 안정적인 오스테나이트 미세구조, 우수한 연성, 및 용접성 - 다음과 같이 번역됩니다. 현실적인, 실질적인 혜택 제조업체를 위한, 최종 사용자, 및 산업.
낮은 유지보수 및 긴 서비스 수명
- 부식 저항: 부식에 대한 고유한 저항성으로 인해 페인팅이 필요하지 않습니다., 도금, 아니면 청소를 자주 하든가.
예를 들어, 316L 해양 부품 보트 난간과 같은 것은 지속될 수 있습니다 20-바닷물에서 30년, 비교하다 5코팅 탄소강의 경우 –10년. - 비용 절감: 교체 빈도와 유지 관리 노동력이 줄어들어 상당한 비용 절감이 가능합니다..
이를 이용한 식품 가공 공장 304 장비 까지 보고하다 50% 유지 관리 비용 절감 탄소강 설비 대비.
응용 프로그램의 다양성
- 다목적 소재: 다음과 같은 단일 등급 304 다양한 산업에 서비스를 제공할 수 있습니다.식품 가공 (싱크대, 컨베이어), 건축학 (정면, 난간), 그리고 전자 제품 (인클로저)—공급망 단순화 및 재고 요구 사항 감소.
- 등급 맞춤화: 특수 등급으로 활용도 확대:
-
- 310: 산업용 용광로 및 폐기물 소각로의 고온 저항.
- 321: 항공우주 및 고온 장비의 용접 어셈블리를 위한 티타늄 안정화.
비용 효율성
- 균형 잡힌 성능과. 비용: 304 일반적으로 20– 특수 합금보다 30% 저렴 (예를 들어, Hastelloy C276) ~을 이행하면서 80% 스테인레스 스틸 적용 요구 사항.
예를 들어, 304L배관 피트당 $2~$4 비용, 반면 피트당 $10~$15 6% 몰리브덴 합금. - 낮은 처리 비용: 우수한 성형성과 용접성으로 제작 단계 및 생산 시간 단축.
제조업체 보고서 30% 더 빠른 생산 속도 ~의 304 페라이트 등급과 비교한 스테인레스 스틸 탱크.
지속 가능성 및 재활용성
- 높은 재활용성: 300-시리즈 스테인레스 스틸은 100% 재활용 가능, 이상으로 90% 재사용된 스크랩 새로운 생산에.
재활용 304 원래 재료와 동일한 기계적 및 부식 특성을 유지합니다., 감소 탄소 배출량 ~50%. - 수명 연장: 긴 서비스 수명 (20-50년) 교체 빈도 최소화, 전반적인 환경 영향 감소.
예를 들어, 304 건물 정면 종종 교체가 필요하지 않습니다. 40+ 연령, 비교하다 10– 도장된 알루미늄의 경우 15년.
극한 환경에서의 신뢰성
- 극저온 안정성: 등급 304 그리고 316 인성을 유지하다 -270°C, 그것들을 이상적으로 만듭니다 LNG 저장, 로켓 연료 탱크, 및 기타 극저온 응용 분야 실패가 치명적일 수 있는 곳.
- 고온 내구성:310 최대 연속 작동을 견딜 수 있습니다. 1150℃, 신뢰성을 보장 산업용 용광로 및 열처리 장비.
교체주기는 5–10 년 ~을 위한 310 용광로 부품, ~ 대 1탄소강의 경우 –2년.
9. 제한 사항, 실패 모드 및 완화 전략
- 염화물의 공식 및 틈새 부식: 몰리브덴 함유 등급을 선택하여 완화 (316), 공격적인 염화물 노출을 위해 고합금강 또는 이중강 지정, 또는 보호 코팅을 적용.
- 응력 부식 균열: 인장 잔류 응력 감소, 온도와 환경을 통제하다, 또는 더 많은 SCC 내성 야금을 선택하십시오..
- 가공경화성 및 가공성: 적절한 툴링 및 가공 매개변수 사용; 가공성이 중요한 경우 어닐링 또는 자유 가공 변형 사용을 고려하십시오..
- 비용 민감도: 니켈 비용이나 예산 제약이 가장 중요한 경우, 더 저렴한 대안을 고려하세요 (페라이트계 스테인레스, 코팅된 탄소강, 또는 이중) 성능 장단점을 고려하면서.
일반적인 실패 근본 원인: 환경에 대한 잘못된 등급 선택; 민감화로 이어지는 열악한 용접 관행; 제작 후 불충분한 패시브 필름 복원; 잘못된 기계 설계 (예를 들어, SCC로 이어지는 스트레스 집중 장치).
10. 전형적인 응용 300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스강
균형 잡힌 특성으로 인해, 300-시리즈 합금은 거의 모든 산업 분야에서 사용됩니다.:
- 음식 & 음료 / 제약: 탱크, 관, 열교환기, 컨베이어 — 304 그리고 316 쉽게 청소할 수 있고 식품 산에 저항하기 때문에 표준입니다..
- 화학 처리 및 석유화학: 316 공격적인 유체의 내식성을 위해 Mo 함량이 더 높은 변형.
- 선박 그리고 해외: 316 해수환경을 위한, 가혹한 해양 서비스에는 이중 또는 고합금 재료가 필요할 수 있지만.
- 의료 기기 및 수술 도구: 316엘 (및 변형) 생체 적합성과 내식성을 위해; 일부 임플란트는 특수 등급을 사용합니다..
- 건축과 건물: 클래딩, 난간, 및 피팅 - 일반 용도의 경우 304, 316 해안 또는 오염된 환경용.
- 극저온 및 항공우주: 우수한 저온 인성; 극저온 탱크에 사용, 배관 및 구조 부품.
- 자동차 및 소비재: 배기 부품, 손질, 주방용품.
11. 다른 스테인레스강 제품군과의 비교
그만큼 300-오스테나이트계 스테인리스강 시리즈 종종 다른 스테인레스 스틸 제품군과 비교됩니다.페라이트계, 마르텐사이트, 듀플렉스, 석출경화강—특정 용도에 가장 적합한 재료를 결정합니다..
| 재산 | 300-시리즈 오스테나이트계 | 페라이트계 | 마르텐사이트 | 듀플렉스 | 석출-경화 (PH) |
| 미세구조 | 얼굴 중심 입방 (FCC) | 신체 중심 입방 (숨은참조) | 신체 중심 정방형 (BCT) | 혼합 오스테나이트 + 페라이트 | 침전물이 있는 오스테나이트 또는 마르텐사이트 |
| 주요 합금 요소 | 16–26% Cr, 8–22%, 모, 의, NB | 10.5-30% Cr, 낮은 Ni (<1%) | 12–18% Cr, 0.1-1% C, 가끔 니 | 19-28% Cr, 4–8%, 2-5% 모 | Cr, ~ 안에, 구리, 알, Nb/티타늄 |
| 부식 저항 | 훌륭한 (Mo 등급은 염화물에 저항합니다.) | 온화한 환경에 좋음 | 보통의 | 훌륭한 (염화물 응력 부식 방지) | 보통의 |
| 연성 & 인성 | 매우 높습니다, 극저온 인성을 유지 | 보통의 | 낮거나 중간 정도 | 높은 | 보통의 |
| 힘 | 보통의 (~500-760 MPa 인장) | 낮은 수준 | 매우 높습니다 | 높은 | 매우 높습니다 |
| 성형성 | 훌륭한 | 제한된 | 보통의 | 보통의 | 제한된 |
| 용접성 | 훌륭한 (저C/안정화) | 제한된 | 보통의 (PWHT 필요) | 보통의 | weld 후 열처리가 필요합니다 |
| 자기적 성질 | 비자성 (단련된) | 자기 | 자기 | 약간 자기 | 자성 또는 약간 자성 |
| 온도 범위 | –270°C ~ ~1150°C | –40°C ~ ~1200°C | 0°C ~ ~540°C | –40°C ~ ~315°C | –40°C ~ ~500°C |
| 일반적인 응용 분야 | 식품 가공, 선박, 화학적인, 의료, 극저온, 고온 장비 | 자동차 트림, 건축 패널, 배기 시스템 | 주방용 칼, 터빈 블레이드, 샤프트, 밸브 | 화학 처리, 해양 플랫폼, 압력 용기 | 항공우주 부품, 패스너, 고강도 밸브 |
12. 결론
300-오스테나이트계 스테인리스강은 내식성을 겸비한 탁월한 엔지니어링 재료입니다., 연성, 다용도 패키지의 인성과 용접성.
이들의 성능은 세심하게 균형 잡힌 화학, 즉 수동성을 위한 크롬으로 정의됩니다., 오스테나이트 안정성과 인성을 위한 니켈, 향상된 서비스 동작을 위한 선택적 몰리브덴 또는 안정제.
보편적인 솔루션은 아니지만 (염화물이 풍부한 제품에는 한계가 있습니다., 고온 또는 초고강도 애플리케이션),
재활용성과 긴 사용 수명으로 인해 식품 전반에 걸친 현대 엔지니어링의 초석이 되었습니다., 화학적인, 의료, 해양 및 건축 부문.
자주 묻는 질문
가장 일반적으로 사용되는 300 시리즈 등급은 무엇입니까??
등급 304 가장 널리 사용되는 범용 합금입니다.; 316 염화물 저항성이 요구되는 곳에 선택됩니다.
300계 오스테나이트계 스테인리스강을 열처리로 경화시킬 수 있습니까??
아니요. 이 합금은 담금질 및 템퍼링으로 경화되지 않습니다.. 강도는 주로 냉간 가공에 의해 증가됩니다.; 용액 어닐링으로 연성과 내식성을 회복합니다..
300계열 오스테나이트계 스테인리스강은 자성을 띠고 있습니다.?
단련된 300계 스테인리스강은 본질적으로 비자성입니다.. 일부 합금의 변형 유도 마르텐사이트로 인해 심한 냉간 가공 후에 약간 자성이 생길 수 있습니다..
다음 중에서 어떻게 선택해야 하나요? 304 그리고 316?
사용 304 일반용, 비염화물 환경 및 비용이 중요한 곳. 사용 316 염화물이 포함된 환경용 (바닷물, 염분 대기, 일부 화학 공정) 또는 피팅 저항이 필수적인 곳.
스테인리스강이 부식 방지 상태를 유지하려면 어떤 유지 관리가 필요합니까??
침전물과 오염물질을 제거하기 위한 정기적인 청소, 내장된 철 또는 부식 생성물의 신속한 제거,
무거운 제작/용접 후의 패시베이션은 패시브 필름을 보존하고 서비스 수명을 연장합니다..
