1. 코어 포지셔닝 & 산업적 가치
그만큼 400 시리즈 스테인레스 스틸 저가의 탄소강과 고니켈 오스테나이트 스테인리스강 사이의 실용적인 가교 역할을 합니다..
AISI/ASTM 및 지역 표준에 의해 정의됨 (ASTM A240, 안에 10088, GB/T 1220), 이는 전 세계 스테인리스강 톤수의 큰 부분을 차지합니다.:
- 합금 비용 절감 (Ni가 거의 또는 전혀 없음) → 매력적인 경제성;
- 자기적 행동 (페라이트/마르텐사이트) 많은 전기 기계 응용 분야에 필요;
- 열처리강화성 (마르텐사이트 및 석출 경화 하위 유형) 매우 높은 강도를 가능하게 함;
- 유리한 열 전도성 및 낮은 열팽창 오스테나이트에 비해, 열에 노출된 부품에 유용.
가장 큰 혜택을 받는 산업에는 자동차가 포함됩니다. (배기, 연료 시스템), 가전제품 (패널, 라이너), 기계 (샤프트, 밸브), 압형 (문장, 블레이드) 비용 균형이 유지되는 일부 항공우주/핵 틈새 시장, 강도와 적당한 내식성이 허용됩니다..
2. 분류, 구성 & 미세구조 메커니즘
의 성능 차이 400 스테인리스강 시리즈는 기본적으로 화학적 조성과 해당 미세구조에 따라 결정됩니다..
다음은 세 가지 핵심 하위 유형에 대한 심층 분석입니다.:
페라이트계 400 시리즈 (핵심 성적: 409, 430, 439, 444)
페라이트계 스테인리스강은 가장 널리 사용되는 하위 유형입니다., 실온에서 단상 페라이트 미세 구조를 특징으로 함, 가열/냉각 시 상변화 없음, 초저 C 함량 (일반적으로 0.12중량% 이하).
핵심 구성은 Cr이 지배합니다. (10.5-19.5중량%), Ti와 같은 보조 요소 포함, NB, 안정성과 내식성을 최적화하는 Mo.
- 409: Cr (10.5–11.75중량%), 기음 (0.08중량% 이하), 의 (0.15-0.50중량%).
Ti는 TiC 침전물을 형성하여 C를 고정시킵니다., Cr 탄화물 석출로 인한 입계 부식 방지.
거친 입자의 페라이트 구조는 기본적인 대기 내식성을 제공합니다., 저비용 내식성 시나리오에 적합. - 430: Cr (16.0-18.0중량%), 기음 (0.12중량% 이하). 비용과 내식성이 균형 잡힌 세립 페라이트 구조, 가전 제품의 주류 비용 효율적인 페라이트 등급.
- 439: Cr (17.0-19.0중량%), 기음 (0.03중량% 이하), If/Nb (0.10–0.60중량%).
초저 C 및 Ti/Nb 복합 안정화로 입자 미세화, 비해 용접성, 내식성이 크게 향상되었습니다. 430. - 444: Cr (17.5-19.5중량%), 모 (1.75–2.50중량%), 기음 (0.025중량% 이하).
Mo 첨가로 내공식성 강화 (프렌 ≒25), 염화물 함유 환경에 적합한 조밀한 페라이트 구조 형성.
마르텐사이트 400 시리즈 (핵심 성적: 410, 420, 440알파벳)
마르텐사이트계 스테인리스강은 C 함량이 더 높습니다. (0.15–0.75중량%) 그리고 보통의 Cr 함량 (11.5-18.0중량%).
고온에서, 그들은 오스테나이트를 형성한다, 담금질 중에 단단한 마텐자이트로 변태하는 유일한 열처리 강화 하위 유형입니다. 400 시리즈 스테인레스 스틸.
- 410: 기음 (0.15중량% 이하), Cr (11.5–13.5중량%).
주조 구조는 페라이트입니다. + 마르텐사이트; 담금질/템퍼링 후, 인장 강도는 515-690 MPa에 도달합니다., 일반 구조 부품에 적합. - 420: 기음 (0.15-0.40중량%), Cr (12.0-14.0중량%).
C 함량이 높을수록 경도가 향상됩니다. (열처리 후 HRC≥50), 칼 붙이 및 밸브에 널리 사용됩니다.. - 440알파벳: C 함량 변화도 (0.60–0.75중량%), Cr (16.0-18.0중량%).
440C는 경도가 가장 높습니다. (HRC≥58) 및 내마모성, 고정밀 공구 및 베어링에 이상적.
석출-경화 (PH) 400 시리즈 (등급: 17-4 PH, 아이시 630)
C가 낮은 특수 고성능 변형 (0.07중량% 이하), Cr (15.5–17.5중량%), ~ 안에 (3.0-5.0중량%), 및 Cu (3.0-5.0중량).
고온에서 오스테나이트를 형성함, 냉각 중에 마르텐사이트로 변태, 노화 동안 Cu가 풍부한 석출물 형성을 통해 강화를 달성합니다..
장력 강도는 도달할 수 있습니다 1380 열처리 후 MPa, 초고강도와 내식성의 균형.
3. 핵심 종합 속성
기계적 성질
기계적 성질 400 시리즈 스테인레스 스틸은 하위 유형에 따라 크게 다릅니다., 확실한 강도 차별화로, 연성, 및 열처리 반응 (데이터는 ASTM A240/A480을 준수합니다.):
- 페라이트 유형 (430, 용액 소둔): 인장강도 415-515 MPa, 항복강도 205-275MPa, 신장률 20~25%, 경도 ≤183 HBW.
상변환 없음, 결정립 미세화를 위한 어닐링만 수행. - 마르텐사이트 유형 (420, 담금질된 & 템퍼링): 인장강도 725-930MPa, 항복강도 515-690MPa, 신장률 10~15%, 경도 ≥50HRC.
담금질 + 템퍼링은 강도와 경도를 크게 향상시킵니다.. - PH 유형 (17-4 PH, H900 노화): 인장 강도 ≥1170MPa, 항복 강도 ≥1035MPa, 신장 ≥10%, 경도 ≥38HRC.
석출강화로 연성을 저하시키지 않고 초고강도 달성.
부식 저항
내식성은 주로 Cr 함량에 따라 결정됩니다., Mo 및 낮은 C를 보조 강화제로 사용. 전반적인, 그것은보다 낮다 300 시리즈이지만 탄소강보다 우수합니다.:
- 페라이트 유형: 409 기본적인 대기 내식성을 가지고 있습니다. (농촌 지역의 연간 부식률 ≤0.03mm); 444 묽은 산과 염화물에 저항합니다., 임계 피팅 온도 ≥30℃.
- 마르텐사이트 유형: 높은 C 함량으로 인해 제한됨; 410 습한 환경에서는 녹이 슬기 쉽습니다., 440C는 Cr이 높아 내식성이 우수하지만 해양/산성 매체에는 적합하지 않습니다..
- 17-4 PH: 내식성은 다음과 비슷합니다. 304 대기 및 온화한 부식성 환경에서, 그러나 고염화물 매질에서는 구멍이 뚫리는 경향이 있습니다..
물리적 특성
고유한 자력은 이 제품의 대표적인 특징입니다. 400 시리즈 스테인레스 스틸, 하위 유형 전반에 걸쳐 일관된 다른 물리적 특성:
- 밀도: 7.7–7.8g/cm³ (304보다 낮음 8.0 Ni 첨가가 없기 때문에 g/cm3).
- 열전도율: 25-30W/(m·K) @20℃ (304보다 높음 16 승/(m·K), 열 방출에 유리함).
- 열팽창계수: 10–12×10⁻⁶/K (20–400℃), 보다 낮음 300 시리즈, 열 변형 감소.
- 자기 투자율: μ=100–1000 (페라이트/마르텐사이트), 오스테나이트계 스테인리스강보다 훨씬 높습니다. (중<1.02).
4. 처리, 제작 & 열처리 실습
형성 & 가공
- 페라이트계: 적당한 성형성 냉간; 무거운 성형에는 중간 어닐링을 권장합니다.. 저합금강과 유사한 가공성.
- 마르텐사이트: 경화된 상태에서 냉간 성형성이 좋지 않음; 단련된 상태 이상에서 형성 (뜨거운 형성). 가공성은 성질과 경도에 따라 달라집니다. C 등급이 높을수록 견고한 툴링과 느린 속도가 필요합니다..
용접
- 페라이트계: 용접이 가능하지만 높은 열 입력을 사용하는 경우 입자 성장 및 HAZ 취성이 발생하기 쉽습니다.; 안정된 등급 (If/Nb) 낮은 열 입력 (<10 일부의 경우 kJ/cm) 성능을 향상하다; 페라이트계 필러 금속 선택.
- 마르텐사이트: 도전적 - 예열 (200–300 ° C), 균열을 방지하고 인성을 복원하려면 낮은 수소 소모품과 용접 후 템퍼링을 권장합니다..
- PH 17-4: 특성을 복원하기 위해 적합한 필러와 용접 후 열처리/노화로 용접 가능.
열처리
- 페라이트계: 응력을 완화하고 입자를 미세화하기 위해 용액 어닐링 및 공기 냉각; 담금질 경화 없음.
- 마르텐사이트: 오스테나이트화하다 (950–1,050 ° C), 끄다 (등급에 따라 기름/물), 그럼 화내세요 (150–650 ° C) 원하는 경도/인성을 달성하기 위해. 440C 일반적으로 최고 경도를 위해 200~300°C에서 뜨임 처리됨.
- PH 17-4: 솔루션 치료 (~1,040~1,060°C), 물 담금질, 그럼 나이 (482–621°C) Cu가 풍부한 석출물을 생성하고 목표 강도를 달성합니다. (H900 등).
5. 400 시리즈 스테인리스강의 일반적인 산업 응용 분야
400 시리즈 제품군은 하위 유형이 다양한 엔지니어링 요구 사항에 명확하게 매핑되므로 광범위한 산업에 서비스를 제공합니다.:
경제 + 적당한 부식 저항 (40철계), 높은 경도/마모 (마르텐사이트), 그리고 합리적인 내식성을 지닌 매우 높은 강도 (PH 합금).
자동차 산업
공통부분 & 성적
- 배기 시스템, 머플러 부품, 반응 파이프 - 409, 때때로 439 용접성 향상을 위해.
- 손질, 장식 패널 — 430.
- 엔진 및 변속기 샤프트, 밸브 시트 / 작은 마모 부품 - 410 / 420 열처리가 필요한 곳.
4xx를 사용하는 이유
- 낮은 니켈 함량은 대량 생산 부품에 대해 강력한 비용 이점을 제공합니다..
페라이트 등급은 뜨거운 배기 환경에서 순환 산화에 저항하고 적절한 열 전도성과 팽창성을 갖습니다.. 마르텐사이트 등급은 마모에 민감한 소형 부품에 경화 표면을 제공합니다..
주요 고려사항
- 용접 배기 시스템용, Ti/Nb 안정화 페라이트계 사용 (409Ti/439) 또는 HAZ 취성을 방지하기 위해 열 입력을 제어합니다..
- 부식 보호 (표면 코팅, 알루미늄 도금) 도로 염분 환경에서 수명을 연장하기 위해 자주 적용됩니다..
가전제품 및 소비재
공통부분 & 성적
- 냉장고 문, 오븐 라이너, 식기 세척기 인테리어, 제어판 — 430 그리고 때때로 439/444 더 나은 내식성을 위해.
- 수저와 부엌칼 - 420 / 440기음 (마르텐사이트), 광택과 단련.
4xx를 사용하는 이유
- 매력적인 표면 마감, 좋은 성형성 (40철계), 필요한 경우 자기 반응 (예를 들어, 인덕션 조리 표시기), 오스테나이트보다 훨씬 저렴한 비용으로 페라이트 4xx를 장식 및 내부 기기 부품의 기본값으로 사용.
주요 고려사항
- 코팅되거나 특별히 Mo 함유 변형이 없는 한 염수 분무 또는 해안 노출에서 4xx를 피하십시오. (444).
수저용, 고탄소 마르텐사이트를 선택하고 템퍼링을 제어하여 가장자리 유지력과 내식성의 균형을 유지합니다..
열교환, HVAC 및 열 시스템
공통부분 & 성적
- 열교환기 핀, 덕트, 용광로 부품, 보일러 클래딩 — 409, 430, 444.
4xx를 사용하는 이유
- 페라이트는 우수한 열 전도성을 결합합니다., 300 시리즈보다 저렴한 비용으로 높은 온도에서 낮은 열팽창 및 내산화성 제공, 열 전달 하드웨어 및 배기열 관리에 매우 적합합니다..
주요 고려사항
- 젖은 경우, 염화물 함유 하천 또는 높은 피팅 위험, Mo 함유 페라이트를 선호합니다. (444) 또는 필요한 경우 듀플렉스/300 시리즈로 업그레이드.
화학적인, 공정 및 물 처리 산업
공통부분 & 성적
- 중급 탱크, 배관 피팅, 비극한 화학물질용 열교환기 — 444 (염화물 저항성이 중요한 경우), 439 용접 탱크용.
4xx를 사용하는 이유
- 서비스가 적당히 공격적이지만 전체 오스테나이트 또는 이중 합금이 경제적으로 정당화되지 않는 경우, Mo-안정화 400계 계는 수용 가능한 중간 지점을 제공합니다..
주요 고려사항
- 공장 인증서 및 부식 테스트 지정. 지속적인 염화물 노출의 경우 (공정 소금물, 바닷물 냉각) 측정된 염화물에 대해 등급 선택 검증, 온도 및 틈새 조건.
기름 & 가스, 석유화학 (선택한 구성요소)
공통부분 & 성적
- 패스너, 중요하지 않은 밸브 부품, 펌프 샤프트 — 410, 431 (마르텐사이트 고강도), 17-4 PH 고강도를 위한, 부식 방지 부품 (용접 후 노화가 가능한 곳).
4xx를 사용하는 이유
- 마르텐사이트 및 PH 등급은 압력 및 기계적 부하에 대해 매우 높은 강도를 제공합니다.; 17-4 PH는 강도와 합당한 내부식성이 요구되고 용접/노화 주기를 제어할 수 있는 경우에 종종 선택됩니다..
주요 고려사항
- 산성 또는 염화물 환경의 마르텐사이트 부품은 수소 취성 및 SSC 위험에 대한 인증을 받아야 합니다.. 용접 후 템퍼링/노화는 필수 사항인 경우가 많습니다..
선박, 담수화 및 해수 장비 (제한된 사용)
공통부분 & 성적
- 해수 여과기, 중요하지 않은 하우징 — 444 약한 염화물 노출 시; 그렇지 않으면 설계자는 이중 또는 더 높은 PREN 합금을 선호합니다..
4xx를 사용하는 이유 (선택적으로)
- Mo 함유 400철은 저렴한 비용으로 일부 해수 작업을 관리할 수 있습니다., 그러나 장기적으로 구멍이 뚫리고 틈이 생길 위험이 있어 지속적으로 물에 잠긴 구조 부품의 경우에는 제외되는 경우가 많습니다..
주요 고려사항
- 4xx가 해양 환경에서 사용되는 경우, 음극 보호와 결합, 코팅, 그리고 엄격한 검사 체제. 열의 영향을 받거나 틈새가 있는 곳은 피하십시오..
발전 & 에너지 시스템
공통부분 & 성적
- 열교환기, 배가스 덕트, 터빈 씰 - 409, 444.
- 고강도 볼트 체결 및 샤프팅 — 17-4 PH 또는 해당되는 경우 마르텐사이트.
4xx를 사용하는 이유
- 페라이트 등급은 주기적 산화 및 열 응력을 잘 견딥니다.; PH 등급은 오스테나이트 합금이 불필요하게 비싼 고응력 패스너 및 부품에 사용됩니다..
주요 고려사항
- 중간 온도에서 일부 고Cr 합금의 장기적인 시그마 상 취성을 관찰하세요.; 작동 온도 제한 및 검사 간격 지정.
의료, 공구 및 정밀 기기 (선택된)
공통부분 & 성적
- 수술 기구 블레이드 — 420 / 440기음 (마르텐사이트, 높은 광택 및 가장자리 유지력).
- 정밀 금형 인서트 및 마모가 심한 툴링 — 440기음.
4xx를 사용하는 이유
- 높은 경도와 모서리 유지력으로 인해 마르텐사이트가 매력적입니다., 부식 노출이 제어되고 표면 마감/패시베이션이 우수한 경우.
주요 고려사항
- 임플란트 또는 장기간 신체 노출의 경우, 300-시리즈 또는 의료용 합금이 선호됩니다.; 4xx 멸균 및 패시베이션이 허용되고 의료 표준을 준수하는 경우에만 기기의 경우.
6. 장점 & 제한 사항
400 시리즈 스테인리스강은 탄소강과 니켈 함유 오스테나이트계 스테인리스강 사이에서 뚜렷한 위치를 차지합니다..
400 시리즈 스테인레스강의 주요 장점
비용 효율성 및 가격 안정성
400-시리즈 스테인리스강에는 니켈이 거의 또는 전혀 포함되어 있지 않습니다., 내식성을 위해 주로 크롬에 의존.
이는 원자재 비용을 크게 절감하고 니켈 가격 변동성으로부터 조달을 보호합니다., 이러한 등급을 대량 응용 분야에 경제적으로 매력적으로 만듭니다..
고유한 자기 특성
페라이트 및 마르텐사이트 400 시리즈 재종은 자연적으로 자성이 있습니다., 전자기 장치에 사용 가능, 센서, 액추에이터, 및 자기 반응이 필요한 부품 - 오스테나이트계 스테인리스강이 적합하지 않은 응용 분야.
열처리 강도 (마르텐사이트 및 PH 등급)
오스테나이트계 스테인리스강과 달리, 마르텐사이트 및 석출 경화 400 시리즈 합금은 담금질을 통해 강화될 수 있습니다., 템퍼링, 그리고 노화.
이는 중간 수준에서 훨씬 높은 수준까지의 인장 강도를 허용합니다. 1000 MPa, 내마모성 지원, 부하, 및 고응력 부품.
열전도율이 좋고 열팽창이 적습니다.
페라이트계 400계열 강철은 300계열 스테인리스강보다 열전도율은 높고 열팽창계수는 낮습니다..
이는 열피로 및 뒤틀림에 대한 저항성을 향상시킵니다., 배기 시스템에 적합하게 만들기, 열교환기, 및 열 순환 환경.
적당한 환경에 적합한 내식성
일반적으로 위의 크롬 함량 10.5 중량%, 400-시리즈 강철은 대기 부식에 대한 안정적인 저항성을 제공합니다., 가벼운 화학 물질, 고온 산화 - 탄소강보다 훨씬 우수하며 많은 산업 및 소비자 응용 분야에 충분합니다..
단순화된 합금 설계 및 재활용성
합금 복잡성이 낮을수록 용융이 촉진됩니다., 재활용, 스테인레스 스틸 스트림 내에서 재사용, 대규모 제조의 비용 관리 및 지속 가능성 목표에 맞춰 조정.
400 시리즈 스테인리스강의 주요 한계
오스테나이트 등급에 비해 내식성이 열등함
대부분의 400계열 강철에는 니켈이 부족하고, 많은 경우에, 공식에 대한 강한 저항을 위해서는 충분한 몰리브덴이 필요합니다., 틈새 부식, 염화물이 풍부하거나 강산성 환경에서 응력 부식 균열.
일반적으로 대체할 수 없습니다. 304 또는 316 가혹한 화학 또는 해상 서비스에서.
제한된 용접성
페라이트계 재종은 열 영향부에서 입자가 조대화되고 인성이 손실되기 쉽습니다., 마르텐사이트 등급은 저온 균열 및 수소 취성에 취약합니다..
성공적인 용접에는 엄격한 열 입력 제어가 필요한 경우가 많습니다., 안정화 요소 (의, NB), 예열, 및 용접 후 열처리.
저온 인성 감소
페라이트계 400계 스테인리스강은 연성-취성 전이 온도를 나타냅니다., 일반적으로 영하 부근에서 영하보다 약간 높은 조건.
이로 인해 극저온 또는 추운 기후 구조 응용 분야에 대한 적합성이 제한됩니다..
오스테나이트계 스테인리스강보다 성형성이 낮습니다.
페라이트계 등급은 냉간 성형 능력은 보통이지만 신장 성형성은 제한적입니다., 마르텐사이트 등급은 경도가 높기 때문에 냉간 성형이 어렵습니다..
복잡한 딥드로잉 부품은 일반적으로 300 시리즈 스테인리스강에 더 적합합니다..
부적절한 열처리 및 서비스 노출에 대한 민감도
마르텐사이트 및 PH 등급은 세심하게 제어되는 열처리 사이클이 필요합니다..
부적절한 템퍼링, 중간 온도에 장기간 노출, 또는 부적절한 용접 관행으로 인해 취성이 발생할 수 있습니다., 내식성 상실, 아니면 조기 실패.
가혹한 환경을 위한 더 좁은 적용 범위
부식성이 강한 곳, 고염화물, 또는 고순도 공정 환경, 400 시리즈 강철의 성능 마진은 제한적입니다., 종종 오스테나이트계의 사용을 필요로 함, 듀플렉스, 또는 슈퍼 스테인레스 스틸.
7. 300 시리즈와 비교 분석 & 다른 대안
- 내식성: 300-시리즈 (304/316) >> 400-공격적인 염화물/산성 환경에서의 시리즈.
- 힘 (열처리): 마르텐사이트/PH 400 >> 300-시리즈 (훨씬 뛰어넘을 수 있다 1,000 MPa).
- 비용: 400-시리즈는 일반적으로 기존 제품보다 30~50% 저렴합니다. 304 Ni가 낮아서.
- 용접성 & 성형성: 300-시리즈 슈페리어; 400-시리즈는 더 많은 관리가 필요합니다.
- 자기: 400-직렬 자기 - 자기 반응이 필요한 경우 장점.
- 고온 거동 (산화): 페라이트 4xx는 순환 산화 및 열 전도성 응용 분야에서 오스테나이트보다 더 나은 경우가 많습니다..
선택의 법칙: 비용이 많이 든다면 400 시리즈를 선택하세요, 자기 반응 또는 매우 높은 경도/강도가 필요하며 부식 환경은 적당하거나 코팅으로 관리 가능합니다.; 내식성이 중요할 경우 300 시리즈/듀플렉스/니켈 합금 선택.
8. 결론
그만큼 400 스테인리스강 시리즈는 실용적인 균형을 제공하는 다양하고 널리 사용되는 제품군입니다. 경제, 자기 특성, 열 성능 및 달성 가능한 강도. 이들의 역할은 일상 가전제품부터 까다로운 기계 부품까지 포괄합니다..
성공적인 사용을 위해서는 정보를 바탕으로 등급을 선택하고 엄격한 처리가 필요합니다.: 용접 및 열처리는 최종 성능에 큰 영향을 미칩니다..
부식 노출이 보통이고 비용이나 자기 반응이 중요한 경우, 400 시리즈는 종종 최적의 엔지니어링 선택을 나타냅니다..
공격적인 내식성 또는 극저온 인성이 필요한 경우, 고합금 제품군을 평가해야 합니다..
자주 묻는 질문
400계열 강철은 '스테인리스'인가요??
예 - 산화 크롬 부동태 피막을 형성하고 탄소강보다 부식에 훨씬 더 잘 견딥니다., 그러나 많은 공격적인 매체에서 300 시리즈 합금보다 내식성이 떨어집니다..
400 시리즈를 교체할 수 있나요? 304 가전제품에서?
장식 및 다양한 가전 제품 응용 분야에서는 종종 그렇습니다. (예를 들어, 430), 그러나 염화물에 자주 노출되는 곳은 피하십시오., 산성 세제 또는 해양 대기가 발생합니다..
일부 400 시리즈는 자석이고 다른 일부는 자석이 아닌 이유?
페라이트 및 마르텐사이트 미세 구조는 자성을 띠고 있습니다.; 오스테나이트 미세구조 (300 시리즈의 전형적인) 본질적으로 비자성이다. 400-시리즈는 페라이트/마르텐사이트로 설계되었습니다..
용접하는 방법 17-4 안전하게 PH?
자격을 갖춘 절차를 사용하십시오., 열 입력 제어, 강도와 내식성을 복원하기 위해 공급업체 지침에 따라 용접 후 용액/연령 주기 또는 국지적 노화를 적용합니다..
440C는 해양용 베어링에 적합합니까??
아니요 - 440C는 높은 경도와 내마모성을 제공합니다., 해양 염화물 환경에서의 내식성은 제한적입니다.; 더 높은 PREN 또는 코팅이 적용된 스테인리스 베어링을 고려하십시오..
