합금강과 스테인리스강 중 어떤 것을 선택하든 상충 관계가 있습니다. 성능 요구와 환경적 위험 사이의 균형을 맞춰야 합니다. 잘못된 선택은 종종 부식, 조기 마모 또는 추가 비용으로 이어집니다. 많은 업체들이 특정 등급이나 열처리 방식 대신 소재의 이름만 보고 소재를 선택합니다. 이 가이드는 여러분이 자신 있게 선택할 수 있도록 실질적인 비교를 제공합니다.
합금강과 스테인리스강은 무엇인가?
합금강은 철과 탄소 이외의 다른 원소가 혼합된 강철입니다. 이러한 첨가물은 강철에 특정한 기계적 또는 열적 특성을 부여합니다. 스테인리스강은 특수한 유형의 합금강입니다. 최소 10.5% 크롬(Cr)을 함유하고 있습니다. 이 크롬은 표면에 부동태 피막을 형성하여 부식 방지에 도움을 줍니다.
간단히 말해, 스테인리스강은 별도의 금속 계열이 아닙니다. 스테인리스강은 내식성에 중점을 둔 합금강의 한 분야입니다.
구성의 주요 차이점
이러한 강철 간의 성능 차이는 다음 세 가지에서 비롯됩니다.
- 어떤 요소가 추가되나요?.
- 각 원소가 얼마나 추가되었는가.
- 강철이 열처리되었는지 여부.
기본 강은 철에 탄소를 혼합한 것입니다. 대부분의 강은 최대 약 2.1%의 탄소를 함유합니다. 최종 특성을 미세하게 조정하기 위해 합금 원소가 첨가됩니다.
저합금강과 고합금강을 구분하는 간단한 규칙이 있습니다. 저합금강은 총 합금 원소 함량이 5% 미만입니다. 고합금강은 5% 이상입니다. 합금 함량이 높을수록 경도, 고온 강도 또는 내식성이 향상될 수 있습니다. 하지만 비용이 증가하고 가공이 더 복잡해질 수 있습니다.
일반적인 합금 원소와 그 기능은 다음과 같습니다.
- 크롬(Cr): 경도와 내마모성이 향상됩니다. 함량이 높을수록 내식성이 향상됩니다.
- 니켈(Ni): 인성을 향상시킵니다. 함량이 높을수록 내식성과 저온 성능이 향상됩니다.
- 몰리브덴(Mo): 고온 강도를 유지합니다. 또한 염화물 등 특정 유형의 부식에 대한 저항성을 향상시킵니다.
- 바나듐(V): 미세한 입자 형성을 도와 강도를 높여줍니다. 고강도강에 자주 사용됩니다.
- 망간(Mn): 강도와 경화성을 향상시킵니다. 또한 강철의 가공성을 향상하는 데 도움이 됩니다.
스테인리스 스틸의 주요 종류와 용도
스테인리스강은 내부 구조에 따라 여러 제품군으로 나뉩니다. 적절한 제품군을 선택하는 것이 개별 등급을 암기하는 것보다 더 중요한 경우가 많습니다. 다음은 일반적인 다섯 가지 범주입니다.
오스테나이트계(300 시리즈): 304 및 316과 같은 오스테나이트계 스테인리스강은 많은 프로젝트에서 기본적으로 선택됩니다. 우수한 내식성을 제공하고 성형 및 용접이 용이합니다. 식품 장비, 화학 탱크, 그리고 우수한 연성이 요구되는 부품에 사용됩니다. 열처리를 통해 매우 높은 경도가 요구되는 용도에는 적합하지 않습니다.
페라이트(400 시리즈): 409 및 430과 같은 페라이트계 스테인리스강은 비용이 저렴하기 때문에 선택됩니다. 이 강재는 중간 정도의 내식성을 제공합니다. 이러한 강재는 자동차 배기 시스템 및 기타 덜 혹독한 환경에서 흔히 사용됩니다. 높은 인성이 요구되는 구조 부품에는 우선적으로 선택되지 않습니다.
마르텐사이트(400 시리즈): 410 및 420과 같은 마르텐사이트계 스테인리스강은 단단하고 강한 부품에 사용됩니다. 이러한 특성을 얻기 위해 열처리가 가능하며, 샤프트, 칼, 수술 도구 등에 사용됩니다. 단점은 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 내식성이 낮다는 것입니다.
듀플렉스: 2205와 같은 듀플렉스 스테인리스강은 높은 강도를 제공합니다. 또한 많은 오스테나이트계 스테인리스강보다 염화물에 의한 부식에 더 강합니다. 따라서 해양 및 화학 공정 환경에서 널리 사용됩니다. 오스테나이트계 스테인리스강보다 성형이 어려울 수 있습니다.
침전 경화(PH) : PH 스테인리스강은 시효(aging)라고 불리는 열처리를 통해 강도를 얻습니다. 따라서 공차가 작은 고강도 부품에 적합합니다. 항공우주 및 기타 정밀 분야에 사용됩니다. 이러한 재종은 적절한 특성을 얻기 위해 세심한 열처리가 필요합니다.
| 스테인리스 계열 | 가장 좋은 | 주의 사항 |
|---|---|---|
| 오스테나이트계 | 일반 부식 + 성형성 | 가장 높은 경도에는 적합하지 않음 |
| 페라이트 | 비용 + 경미한 부식 | 낮은 인성 범위 |
| 마르텐사이트 | 열처리 가능한 경도 | 부식 상쇄 |
| 듀플렉스 | 강도 + 염화물 저항성 | 형성/제작 분야 |
| PH 스테인리스 | 노화 후 높은 강도 | 열처리 제어 |
기계적 성능 대 부식 성능
합금강은 비용 대비 강도와 경도가 더 높은 경우가 많습니다. 스테인리스강은 일반적으로 내식성과 유지 보수가 용이하다는 장점이 있습니다. 하지만 특정 등급과 열처리에 따라 결과가 달라질 수 있다는 점을 기억하세요.
기계적 특성:
- 인장 강도: 합금강은 강도가 더 높은 경우가 많습니다. 일반적인 강도 범위는 758~1882 MPa입니다. 많은 스테인리스강은 515~827 MPa 범위에 속합니다.
- 경도: 합금강은 높은 경도(200~600 HB)까지 열처리할 수 있습니다. 일반적인 스테인리스강 중 상당수는 경도가 더 낮습니다(150~300 HB).
- 피로: 적절하게 열처리된 합금강은 피로 저항성이 우수합니다. 듀플렉스와 같은 일부 스테인리스강도 매우 경쟁력이 있습니다.
부식 특성:
- 일반 부식: 스테인리스강은 크롬 피막이라는 자연적 장점을 가지고 있습니다. 많은 합금강은 습한 환경에서 유사한 보호를 위해 코팅이나 마감 처리가 필요합니다.
- 침식/틈새 부식: 스테인리스 강의 성능은 등급에 따라 크게 달라집니다. 고합금 스테인리스 강의 경우, 일반 합금강보다 염화물에 대한 내성이 우수합니다.
- 전기화학적 부식: 습한 환경에서 스테인리스 스틸을 탄소강이나 합금강과 혼합하면 문제가 발생할 수 있습니다. 부식성이 낮은 소재는 더 빨리 부식될 수 있습니다. 설계 및 단열이 중요합니다.
| 결정 축 | 합금강(일반) | 스테인리스 스틸(일반) |
|---|---|---|
| 강도/경도 잠재력 | 높음 (종종 열처리 가능) | 다양함; 일부 가족은 열처리 가능 |
| 내식성 | 상황에 따라 다릅니다. 종종 보호가 필요합니다. | Cr 수동막으로 인한 강한 기준선 |
| 유지 보수 부담 | 습기/부식성 서비스에서 더 높은 경우가 많습니다. | 부식성 노출의 경우 종종 더 낮음 |
| 비용(재료) | 종종 더 낮음 | 종종 더 높은 (학년에 따라) |
제조 고려 사항
부품의 제작 방식은 재료 가격보다 총 비용에 더 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 공차가 엄격하거나 생산량이 많은 부품의 경우 더욱 그렇습니다.
열처리:합금강은 강도와 경도 목표를 달성하기 위해 종종 열처리됩니다. 스테인리스강의 열처리는 제품군에 따라 다릅니다. 열처리 가능 등급을 선택하는 것은 설계에 이러한 향상된 특성이 필요한 경우에만 유용합니다.
가공:스테인리스강은 일반 합금강보다 가공하기가 더 어렵습니다. 가공 경화와 열로 인해 공구 마모가 더 심해질 수 있습니다. 따라서 스테인리스강 가공에는 더 많은 시간과 공정 관리가 필요합니다.
용접 및 성형:두 재질 모두 용접 및 성형이 가능하지만, 결과는 등급에 따라 달라집니다. 오스테나이트계 스테인리스는 일반적으로 내식성이 우수합니다. 마르텐사이트계 및 일부 듀플렉스계 스테인리스는 특성 보호를 위해 더 세심한 주의가 필요합니다.
실용적인 선택 체크리스트
노출 위험, 기계적 수요, 총 제조 비용이라는 세 가지 요소를 평가하여 좋은 첫 번째 선택을 할 수 있습니다.
- 환경 우선: 습식, 화학 물질 또는 염화물에 노출되면 스테인리스 스틸을 선택해야 합니다. 또한, 적합한 스테인리스 스틸 제품군을 선택하는 데 도움이 됩니다.
- 하중 및 마모: 마모나 응력이 높으면 열처리 합금강이나 마르텐사이트/PH 스테인리스강이 선호되는 경우가 많습니다.
- 유지: 코팅이나 페인팅을 유지하기 어려운 경우, 스테인리스 스틸을 사용하면 장기적인 문제를 줄일 수 있습니다.
- 조작: 복잡한 기계 가공은 스테인리스 강의 가격을 높일 수 있습니다. 열처리 단계는 합금강의 가격을 높일 수 있습니다.
- 예산 및 가용성: 일반적인 재료 이름만이 아니라 특정 등급에 대한 총 비용을 비교하세요.
결론
부식 위험이 높고 유지 관리가 어려운 경우, 일반적으로 가장 안정적인 수명 주기 성능을 위해 스테인리스강을 권장합니다. 환경이 제어되고 강도와 내마모성이 중요한 경우, 특히 적절한 열처리 후 합금강이 비용 대비 더 높은 성능을 제공하는 경우가 많습니다. Yonglihao Machinery에서는 신속한 프로토타입 제작 회사, 저희는 추상적인 재료를 선택하지 않습니다. 고객의 부하, 노출, 허용 오차 및 생산 계획에 맞춰 최적의 등급, 최적의 조건, 최적의 공정 경로를 설정하여, 첫 번째 프로토타입을 통해 반복 생산을 위한 토대를 마련해 드립니다.
자주 묻는 질문
스테인리스 스틸은 합금강인가요?
네, 스테인리스 스틸은 합금강의 한 종류입니다. 가장 큰 차이점은 스테인리스 스틸은 최소 10.5% 크롬을 함유해야 한다는 것입니다. 이 크롬은 부식 방지에 도움이 되는 부동태 피막을 형성합니다. 합금강의 범주는 훨씬 더 광범위하며, 강도, 마모 또는 열 성능에 중점을 두는 경우가 많습니다.
합금강과 스테인리스강 중 어느 것이 더 강합니까?
등급과 열처리에 따라 다릅니다. 매우 높은 강도나 경도가 필요한 작업에 합금강을 선택하는 경우가 많습니다. 많은 합금강은 열처리를 통해 매우 높은 강도를 얻을 수 있습니다. 마르텐사이트, PH, 듀플렉스와 같은 일부 스테인리스강 계열도 높은 성능 수준에 도달할 수 있습니다. 동일한 조건에서 특정 등급을 비교해 보는 것이 좋습니다.
부식에 더 좋은 것은 합금강인가, 스테인리스강인가?
스테인리스강은 일반적으로 내식성 면에서 더 안전한 선택입니다. 스테인리스강의 크롬층은 다양한 습식 또는 화학적 환경에서 스테인리스강을 보호합니다. 반면, 많은 합금강은 유사한 내구성을 위해 코팅이나 표면 보호가 필요합니다. 염화물을 다룰 때는 스테인리스강을 신중하게 선택해야 합니다. 내식성은 등급에 따라 크게 다를 수 있습니다.
스테인리스 스틸을 기계로 가공하는 데 비용이 더 많이 드는 이유는 무엇입니까?
스테인리스강은 공구에 강하고 공정 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 이로 인해 가공 비용이 더 많이 드는 경우가 많습니다. 가공 경화, 열 발생, 칩 제어와 같은 요인은 공구 마모를 증가시킬 수 있습니다. 또한 일반 합금강에 비해 사이클 타임이 길어질 수 있습니다. 부품의 형상, 필요한 공차, 표면 조도 요구 사항은 이러한 차이를 더욱 크게 만들 수 있습니다.
비용을 절감하기 위해 스테인리스 스틸을 합금 스틸로 교체할 수 있나요?
때로는 가능하지만, 온화한 환경에서만 가능합니다. 또한 표면을 안정적으로 보호해야 합니다. 부품이 습기, 화학 물질 또는 염화물에 노출되면 절약한 비용을 잃을 수 있습니다. 코팅이나 유지 보수 비용을 지불해야 하거나 조기 고장 위험에 직면할 수도 있습니다. 교체하기 전에 항상 전체 수명 주기 비용과 노출을 고려하십시오.
