듀플렉스 스테인레스강은 미세구조가 페라이트와 오스테나이트의 두 상으로 구성되어 있으며 일반적으로 각각 약 50%를 차지하는 스테인레스강의 일종입니다. 이 이중 구조는 페라이트 및 오스테나이트 스테인리스강의 특성을 유지하면서 이중 스테인리스강에 고유한 특성을 부여합니다.
이중 스테인리스 강의 구성 설계에는 일반적으로 우수한 기계적 특성을 유지하면서 내식성을 향상시키기 위해 더 높은 크롬, 몰리브덴 및 질소 함량이 포함됩니다. 이 재료는 고강도와 높은 내식성을 요구하는 장비 및 부품을 제조하는 데 종종 사용됩니다.
듀플렉스 스테인레스 강의 특성은 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다.
고강도: 듀플렉스 스테인리스강은 일반 오스테나이트계 스테인리스강보다 항복 강도와 인장 강도가 더 높습니다. 항복 강도는 일반적으로 오스테나이트 스테인리스강의 두 배입니다. 이는 동일한 응력 조건에서 듀플렉스 스테인리스강이 더 얇은 재료를 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있음을 의미합니다.
탁월한 내식성: 듀플렉스 스테인리스강은 다양한 부식 환경, 특히 염화물 이온 및 황산 환경에서 응력 부식 균열에 대한 탁월한 저항성을 나타냅니다. 이는 크랙의 확산을 효과적으로 억제할 수 있는 독특한 이중 구조 때문이다.
우수한 인성: 높은 강도에도 불구하고 이중 스테인리스 스틸은 우수한 인성과 연성을 유지합니다. 오스테나이트 상은 인성이 우수하고, 페라이트 상은 강도가 높기 때문입니다.
우수한 용접 성능: 듀플렉스 스테인리스강은 우수한 용접 성능을 가지며 수동 아크 용접, 가스 차폐 용접 및 레이저 용접을 포함한 다양한 용접 방법에 적합합니다. 용접 중에는 용접 열 영향부에서 오스테나이트와 페라이트 상 비율의 불균형을 피하기 위해 열 입력 제어에 주의를 기울일 필요가 있습니다.
듀플렉스 스테인레스 스틸에는 다양한 등급이 있습니다. 일반적인 듀플렉스 스테인레스 스틸 등급에는 2205, 2507, 3RE60 등이 있습니다. 다음은 화학적 조성 및 기계적 특성에 대한 표입니다.
화학적 구성 요소:
|
학년 |
C ≤ |
Mn ≤ |
시≤ |
S ≤ |
P ≤ |
Cr ≤ |
Ni |
Mo |
구리 ≤ |
N |
|
S32750(SAF2507) 00Cr25Ni7Mo4N |
0.03 |
1.20 |
0.8 |
0.020 |
0.035 |
24.0/26.0 |
6.0/8.0 |
3.0/5.0 |
0.50 |
0.24/0.32 |
|
S31803(SAF2205) 00Cr22Ni5Mo3N |
0.03 |
2.00 |
1.0 |
0.020 |
0.030 |
21.0/23.0 |
4.50/6.50 |
2.50/3.50 |
|
0.08/0.20 |
|
S31500(3RE60) 00Cr18Ni5Mo3Si2 |
0.03 |
1.2/2.00 |
1.4/2.00 |
0.030 |
0.030 |
18.0/19.0 |
4.25/5.25 |
2.50/3.00 |
|
0.05/0.10 |
기계적 성질 :
|
학년 |
σb(Mpa)≥ |
σs(Mpa)≥ |
δ(%)≥ |
경도 |
|
|
브리넬(HB) |
록웰(HRC) |
||||
|
S32750(SAF2507) 00Cr25Ni7Mo4N |
800 |
550 |
15 |
310 |
32 |
|
S31803(SAF2205) 00Cr22Ni5Mo3N |
620 |
450 |
25 |
290 |
30.5 |
|
S31500(3RE60) 00Cr18Ni5Mo3Si2 |
630 |
440 |
30 |
290 |
30.5 |
듀플렉스 스테인레스 스틸은 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.
석유 및 가스 산업: 송유관, 저장 탱크, 해저 파이프라인 등을 제조하는 데 사용됩니다.
화학 산업: 화학 장비, 저장 탱크, 반응기 등을 제조하는 데 사용됩니다.
조선 산업: 선박 구조물, 저장 탱크 등을 제조하는 데 사용됩니다.
건설 산업: 건축 구조물, 교량 등을 제조하는 데 사용됩니다.
식품 및 음료 산업: 식품 가공 장비, 저장 탱크 등을 제조하는 데 사용됩니다.
처리 :
듀플렉스 스테인레스 스틸은 가공 성능이 좋지만 다음 사항에 유의해야 합니다.
절단: 듀플렉스 스테인레스강의 강도와 경도가 높기 때문에 절단 중에 적절한 공구 재료와 절단 매개변수를 선택해야 합니다.
성형: 듀플렉스 스테인리스강은 성형 성능이 우수하지만 냉간 성형 시 높은 강도와 경도를 고려해야 하며 더 높은 성형력과 적절한 윤활 조건이 필요할 수 있습니다.
열처리:
듀플렉스 스테인레스강의 열처리 공정은 성능에 중요한 영향을 미칩니다. 일반적인 열처리 방법에는 용체화 처리와 시효 처리가 있습니다.
용체화 처리: 1100~1200℃로 가열한 후 급속 냉각(냉각은 유해한 상이 씻겨 나가는 것을 방지하기 위해 일반적으로 물 또는 공기에 의해 수행됨)하여 강의 합금 원소가 오스테나이트 및 페라이트 매트릭스에 완전히 용해되어 내부 응력을 개선하고 강철의 내식성과 인성을 향상시킵니다.
시효처리 : 용체화 처리온도보다 낮은 온도로 가열, 보온하면 상변태와 석출경화가 촉진되어 강의 강도와 경도가 향상됩니다. 온도는 일반적으로 600-900℃ 사이입니다.
듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강에 비해 확실한 장점을 가지고 있습니다.
오스테나이트계 스테인리스강은 인성과 내식성이 우수하지만 강도가 낮습니다.
페라이트계 스테인리스강은 강도가 더 높지만 인성 및 내식성은 오스테나이트계 스테인리스강만큼 좋지 않습니다.
듀플렉스 스테인레스 스틸은 듀플렉스 구조를 통해 두 가지 장점을 모두 가지고 있습니다.
듀플렉스 스테인레스 스틸의 다양한 측면을 이해함으로써 현대 산업에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있습니다. 듀플렉스 스테인레스 스틸은 강도가 높고 내식성이 뛰어나며 인성이 우수할 뿐만 아니라 다양한 가혹한 사용 환경에도 적응할 수 있습니다.
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