스테인레스강의 녹는점: 등급 범위 및 실제 열 한계

스테인레스 스틸은 단일 지점이 아닌 다양한 범위에서 녹습니다.

스테인레스 스틸에는 녹는점이 하나도 없습니다. 이는 합금 계열이며 각 등급은 자체 온도 범위에서 녹습니다. 일반적인 산업용 등급의 ​​경우 범위는 대략 1,375°C(2,500°F)~1,530°C(2,786°F) 사이입니다. 널리 사용되는 오스테나이트 등급 304에 대해 가장 자주 인용되는 수치는 다음과 같습니다. 1,400~1,450°C ; 410과 같은 마르텐사이트 등급은 1,480~1,530°C에서 더 높게 녹습니다.

포인트 대신 범위를 사용하는 이유는 무엇입니까? 순수한 금속은 일정한 온도에서 녹지만 스테인리스강은 철, 크롬, 니켈 및 기타 원소가 혼합되어 있습니다. 합금이 가열되면 가장 적게 녹는 성분이 먼저 액체가 됩니다. 그 온도는 고상선 . 는 액상 마지막 고체가 사라지는 온도입니다. 둘 사이에서 재료는 일부는 고체이고 일부는 액체이므로 게시된 값이 항상 범위로 표시됩니다.

범위의 양쪽 끝이 중요합니다. 고상선은 용광로 부하가 언제 그 형태를 잃기 시작하는지 알려줍니다. 액상선은 완전히 녹았을 때 이를 알려줍니다. 그러나 두 숫자 모두 구성 요소가 작동되어야 하는 온도는 아닙니다.

일반적인 스테인레스강 등급의 용융 범위

아래 표에는 산업 장비에 일반적으로 지정되는 등급의 용융 범위가 나열되어 있습니다. 마지막 컬럼은 의도적으로 포함되었습니다. 이는 공기 중 일반적인 최대 연속 서비스 온도를 보여 주며, 용융 범위와 안전한 작동 사이의 차이를 즉시 볼 수 있게 해줍니다.

표 읽기

304, 316, 321은 합금 패키지가 다르더라도 비슷한 범위 내에서 녹습니다. 410은 마텐자이트 구조가 직선 철-크롬 합금에 더 가깝기 때문에 눈에 띄게 더 많이 녹습니다. 하지만 가장 유익한 비교는 304와 310S입니다. 두 제품은 동일한 용융 범위를 공유하지만 310S는 거의 200°C 더 높은 서비스 온도에서 작동할 수 있습니다. 용융 범위만으로는 어떤 등급이 용광로 내부에 속하는지 알 수 없습니다.

주조 내열 등급도 동일한 논리를 따릅니다.

다음과 같은 용광로 툴링에 사용되는 주조 내열 등급 1.4848 그리고 1.4837 , 같은 방식으로 행동하십시오. 이들의 용융 범위는 가공 등가물과 비슷하지만 탄소와 실리콘이 높을수록 응고 간격이 넓어집니다. 이는 주조 중에 중요하며, 이는 사용 가능한 강도가 융점보다는 크리프 및 산화 거동에 의해 결정된다는 의미이기도 합니다.

합금 화학이 용융 범위를 이동시키는 방법

크롬, 니켈, 탄소 및 몰리브덴은 서로 다른 역할을 합니다.

크롬은 스테인리스강을 스테인리스로 만들지만 녹는점을 높이지는 않습니다. 니켈은 오스테나이트 조직을 안정화시키고 고온 강도를 향상시키지만 고상선을 낮추는 경향이 있습니다. 대부분의 단조 스테인레스 등급에서 낮게 유지되고 주조 내열 등급에서 의도적으로 증가된 탄소는 고상선과 액상선 사이의 간격을 넓힙니다. 316에 몰리브덴을 첨가하면 내공식성을 향상시키는 동시에 용융 범위를 약간 하향 조정합니다.

실제 결과는 오스테나이트 등급(304, 316, 321, 310S)이 약 1,375~1,450°C 대역에서 녹는 반면, 410 및 430과 같은 마르텐사이트 및 페라이트 등급은 더 높은 온도에서 녹을 수 있다는 것입니다. 구매자가 데이터 시트를 비교할 때 유사한 등급 간의 용융 범위의 작은 차이가 결정 요인이 되는 경우는 거의 없습니다. 등급의 용융 범위와 그 등급 간의 차이 최대 서비스 온도 훨씬 더 중요합니다.

게시된 수치가 소스마다 다른 이유

참조 테이블은 항상 마지막 차수에 동의하지 않으며 그럴 것으로 예상되지도 않습니다. 각 생산 열은 분석이 약간씩 다르며 크롬, 니켈, 탄소, 실리콘 또는 잔류 원소의 작은 변화로 인해 고상선이 몇도 정도 이동합니다. 엔지니어링 목적상 이러한 변형은 관련이 없습니다. 중요한 것은 등급이 용광로의 작동 온도에서 단단하고 강하게 유지되는지 여부입니다.

녹는점은 안전한 작동 온도가 아닙니다

모든 스테인리스강 부품의 경우 용융 범위는 작동 목표가 아닌 천장입니다. 부품은 녹기 오래 전에 유용한 기계적 특성을 잃게 됩니다.

크리프는 녹는점의 약 절반에서 시작됩니다.

금속은 지속적인 하중 하에서 절대 용융 온도의 약 40~50%에서 크리프 또는 천천히 변형되기 시작합니다. 약 1,400~1,450°C에서 녹는 304의 경우 크리프 민감 영역은 400~560°C 근처에서 시작됩니다. 800~900°C에서는 크리프가 이미 로드된 부품의 수명을 지배합니다. 이것이 바로 304가 용융 범위가 거의 600°C 더 높음에도 불구하고 870°C를 훨씬 초과하는 연속 서비스에는 권장되지 않는 이유입니다. 회전 부품은 훨씬 더 까다롭습니다. 용광로 팬 블레이드는 고온과 원심 응력을 결합하므로 안전 범위가 녹는점보다 훨씬 낮게 설정됩니다.

산화 및 용해로 분위기가 실제 한계를 설정합니다

공기 중에서 스테인리스 등급의 사용 한계는 스케일링 저항에 따라 결정됩니다. 크롬은 보호 산화물 층을 형성하고 유지합니다. 약 25%의 크롬과 20%의 니켈로 구성된 310S는 304를 빠르게 파괴할 수 있는 온도에서 산화에 저항합니다. 침탄, 질화 또는 환원 분위기에서는 상황이 다시 달라집니다. 침탄은 부서지기 쉽고, 질화는 단단한 부서지기 쉬운 층을 형성하며, 열 순환은 산화물 스케일을 깨뜨립니다. 따라서 등급 선택은 용융 범위, 크리프 강도, 산화 한계 및 대기 반응을 함께 고려해야 합니다.

이것이 용광로 부품 및 열처리 툴링에 미치는 영향

바스켓, 트레이, 방사 튜브, 롤러 및 팬과 같은 용광로 하드웨어는 좁은 밴드에서 작동합니다. 즉, 스테인리스 용해 범위의 하한에 접근할 만큼 뜨겁지만 실제 서비스에서는 그보다 훨씬 낮습니다. 950°C에서 작동하는 열처리 바스켓은 304의 고상선보다 약 450°C 아래에 있습니다. 안전해 보이지만 크리프, 산화, 침탄 및 열 피로로 인해 바스켓의 수명이 1개월 또는 2년으로 결정됩니다. 에 FH 합금 주조 , 동일한 선택 원칙이 우리가 구축하는 모든 구성 요소에 적용됩니다.

310S 및 용접 툴링 제품군

1,000°C 이상에서 형상을 유지해야 하는 용접 바스켓 및 고정 장치의 경우 310S가 자주 사용되는 출발점입니다. 용융 범위는 304와 겹치지만 내산화성과 고온 크리프 강도가 훨씬 더 좋습니다. 310S 용접 열처리 바스켓과 같은 가공 구성품은 반복적인 가열 및 담금질 주기로 인해 치수 안정성이 요구되는 진공 및 대기로용으로 이 등급으로 제작됩니다. 더 큰 규모에서는 동일한 논리가 적용됩니다. 대형 열처리 베이스 트레이 단일 용접이 이루어지기 전에 용융 범위 기반 등급 확인에 대해 일상적으로 지정됩니다.

롤러, 래디언트 튜브, 링크용 주조 등급

부품이 너무 크거나, 너무 복잡하거나, 강판으로 제작하기에는 너무 높은 응력을 받는 경우에는 주조가 대신됩니다. 예를 들어 롤러 노상로는 1.4848 등급의 원심 주조 롤러를 사용합니다. 1.4848 내열성 주철로 롤러 해당 등급 논리가 어떻게 작동하는 부분인지 보여줍니다. 방사형 튜브, 주조 링크, 용광로 레일 및 슬라이더는 동일한 방식으로 생산됩니다. 비표준 기하학의 경우 더 광범위합니다. 내열강 주물 프로그램은 합금과 형상을 실제 용광로 구역과 일치시킵니다.

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모든 구매에는 한 가지 주의 사항이 적용됩니다. 단순히 용융 범위가 용광로 온도를 벗어나기 때문에 재료를 지정하지 마십시오. 작동 분위기, 가열 및 냉각 주기, 부하 및 필요한 수명이 모두 중요한 역할을 합니다. 퍼니스가 등급 작업 범위의 상단 근처에 있는 경우, 파운드리 엔지니어는 이러한 조건을 검토할 수 있습니다. 디자인에 전념하기 전에.

녹는 범위를 첫 번째 필터로 사용한 다음 듀티를 확인하세요.

고온 부품에 대한 스테인리스강 데이터 시트를 평가할 때 용융 범위를 생존 점검으로 다루십시오. 그런 다음 서비스 속성을 사용하여 성능을 판단합니다.

1. 퍼니스 구역의 최대 온도를 확인하고 해당 등급의 용융 범위와 비교하십시오. 여백이 커야 합니다.
2. 관련 대기에서 최대 연속 서비스 온도를 확인하십시오. 공중에서는 스케일링 저항이 일반적으로 이 한계를 설정합니다.
3. 온도 및 적용된 하중에 따라 시간에 따른 크리프 위험을 예측합니다. 800~900°C 이상에서 긴 수명을 얻으려면 310S 또는 1.4848과 같은 주조 등급으로 이동하세요.
4. 담금질을 포함한 열주기를 검토합니다. 열 피로와 뒤틀림은 크리프가 발생하기 전에 부품의 수명을 끝낼 수 있습니다.
5. 용광로 툴링은 합금과 역할의 일치에 따라 죽거나 죽기 때문에 결정을 문서화하십시오.

스테인레스 스틸은 단일 재료가 아닌 제품군이기 때문에 녹는점은 범위입니다. 범위를 경계로 사용한 다음 산화, 크리프, 대기 및 부하를 측정합니다. 이러한 요소는 구성 요소가 실제 용광로에서 살아남을지 여부를 결정합니다.