소모품 코너 : 페라이트 수치와 크랙의 관계

질문: 우리는 최근 일부 부품을 대부분 304등급 스테인리스강으로 제조해야 하는 작업을 시작했습니다. 이 스테인리스강은 그 자체와 연강에 용접됩니다. 최대 1.25인치 두께의 스테인리스-스테인레스 용접 부분에서 균열 문제가 발생했습니다. 우리의 페라이트 수치가 낮다고 언급되었습니다. 이것이 무엇인지, 그리고 문제를 해결하는 방법을 설명해 주시겠습니까?

A: 좋은 질문이네요. 그렇습니다. 페라이트 수치가 낮다는 것이 무엇을 의미하는지, 그리고 이를 방지하는 방법을 이해하도록 도와드릴 수 있습니다.

먼저 스테인레스강(SS)을 정의하는 것이 무엇인지 검토한 다음 페라이트가 용접 조인트와 어떻게 관련되는지 살펴보겠습니다. 철강과 합금에는 철이 50% 이상 함유되어 있습니다. 여기에는 모든 탄소강과 스테인리스강은 물론 기타 정의된 그룹이 포함됩니다. 알루미늄, 구리, 티타늄에는 철이 포함되어 있지 않으므로 비철 합금의 좋은 예입니다.

합금의 주요 성분은 탄소강의 경우 최소 90%, SS의 경우 70~80%의 철 함량입니다. SS로 분류되려면 최소 11.5%의 크롬이 첨가되어야 합니다. 이 최소 기준치보다 높은 크롬 함량은 강철 표면에 산화크롬 피막 형성을 촉진하고 녹(산화철)과 같은 산화 형성이나 화학적 공격으로 인한 부식을 방지합니다.

SS에는 오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트의 세 가지 주요 그룹이 있습니다. 이들의 이름은 이를 구성하는 실온 결정 구조에서 유래되었습니다. 또 다른 일반적인 그룹은 결정 구조에서 페라이트와 오스테나이트 사이의 균형인 이중 SS입니다.

300 시리즈인 오스테나이트 등급은 16~30%의 크롬과 8~40%의 니켈을 함유하여 지배적인 오스테나이트 결정 구조를 형성합니다. 오스테나이트-페라이트 비율의 형성을 촉진하기 위해 제강 과정에서 니켈, 탄소, 망간, 질소 등의 안정제를 첨가합니다. 일부 일반적인 등급은 304, 316 및 347입니다. 이 그룹은 비자성입니다. 우수한 내식성을 제공합니다. 주로 식품, 화학 서비스, 제약 및 극저온 응용 분야에 사용됩니다. 페라이트 형성을 제어하면 우수한 저온 인성을 얻을 수 있습니다.

400 시리즈 등급인 페라이트계 SS는 완전 자성을 띠고 페라이트의 1차 결정 구조와 함께 11.5~30%의 크롬을 함유하고 있습니다. 철강 생산 과정에서 페라이트 형성을 촉진하기 위해 안정제에는 크롬, 실리콘, 몰리브덴, 니오븀 등이 포함됩니다. 이러한 유형의 SS는 일반적으로 자동차 배기 시스템 및 발전소에 사용되며 고온 적용이 제한적입니다. 일반적으로 사용되는 몇 가지 유형은 405, 409, 430 및 446입니다.

403, 410 및 440과 같이 400 시리즈로도 식별되는 마르텐사이트 등급은 자성을 띠고 11.5~18%의 크롬을 함유하며 결정 구조로 마르텐사이트를 갖습니다. 이 그룹에는 가장 적은 양의 합금이 포함되어 있어 생산 비용이 가장 저렴합니다. 그들은 약간의 내식성을 제공합니다. 우수한 강도; 일반적으로 수저류, 치과 및 수술 장비, 조리기구 및 일부 유형의 도구에 사용됩니다.

SS를 용접할 때 모재 유형과 사용 중 적용에 따라 사용할 적절한 용가재가 결정됩니다. 가스 차폐 공정을 사용하는 경우 특정 용접 관련 문제를 방지하기 위해 차폐 가스 혼합에 특별한 주의를 기울여야 할 수도 있습니다.

304를 자체 용접하려면 E308/308L 전극을 사용하는 것이 좋습니다. "L" 지정자는 저탄소를 나타내며, 이는 입계 부식을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이 전극의 탄소 함량은 0.03% 미만입니다. 그보다 더 크면 탄소가 결정립 경계에 침전되고 크롬과 결합하여 크롬 탄화물을 형성할 위험이 증가하여 강철의 내식성을 효과적으로 감소시킵니다. 이는 SS 용접 조인트의 열 영향부(HAZ)에 부식이 있는 경우 명백해질 수 있습니다. L 등급 SS의 또 다른 고려 사항은 직선 SS 등급에 비해 높은 사용 온도에서 인장 강도가 낮다는 것입니다.