스테인리스 스틸 거울 연마: 공정, 방법 및 요구 사항
1. 연삭 스테인리스강 용접품을 연삭하는 주요 목표는 용접 자국을 제거하고 밝은 담금질에 대비하여 공작물의 표면 거칠기를 R10um으로 달성하는 것입니다....
열처리가 스테인리스 스틸의 특성을 어떻게 변화시킬 수 있는지 궁금한 적이 있나요? 이 통찰력 있는 기사에서는 노련한 기계 엔지니어가 스테인리스 스틸 열처리의 매혹적인 세계에 대해 자세히 설명합니다. 내식성 향상, 취성 제거, 기계적 특성 최적화의 이면에 숨겨진 과학을 알아보세요. 전문 기술과 정밀한 온도 제어를 통해 스테인리스 스틸의 미세 구조를 조작하는 비밀을 밝혀낼 준비를 하세요.
스테인리스 스틸은 다음과 같은 많은 성분으로 구성된 것이 특징입니다. 합금 원소 Cr을 주성분으로 합니다. 이는 스테인리스 스틸이 내식성을 갖기 위한 기본 요건입니다.
합금 원소를 최대한 활용하고 이상적인 기계적 및 내식성을 달성하려면 열처리 방법도 사용해야 합니다.
페라이트계 스테인리스 스틸은 일반적으로 안정적인 단일 페라이트 구조가 특징이며 가열 및 냉각 시 상 변화를 겪지 않습니다.
따라서 열처리를 통해 기계적 특성을 조정할 수 없습니다. 주요 목표는 취성을 줄이고 입계 부식에 대한 저항성을 향상시키는 것입니다.
어닐링
σ 상, 475°C에서의 취성 및 고온 취성을 제거하기 위해 어닐링 처리를 적용할 수 있습니다.
이 과정에는 780~830°C로 가열한 후 공랭식 또는 용광로 냉각이 포함됩니다.
C 함량이 낮고(C≤0.01%) Si, Mn, S, P의 함량이 엄격하게 제어되는 초순수 페라이트계 스테인리스강의 경우 어닐링 온도를 높일 수 있습니다.
스트레스 완화 치료
용접 또는 냉간 가공 후 부품에는 다음이 포함될 수 있습니다. 잔류 스트레스.
어닐링이 적합하지 않은 경우 부품을 230~370℃의 온도로 가열하고 온도를 유지한 다음 공기 냉각하여 응력 완화 처리를 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 내부 응력을 일부 제거하고 가소성을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.
오스테나이트계 스테인리스강에 Cr, Ni 및 기타 합금 원소가 존재하면 Ms 포인트 실온(-30~-70°C) 이하로 낮춥니다.
이러한 오스테나이트 구조의 안정성은 상온 이상으로 가열 및 냉각할 때 상 변화가 발생하지 않는다는 것을 의미합니다.
따라서 오스테나이트 계 스테인리스강의 열처리의 주된 목적은 기계적 특성을 변경하는 것이 아니라 내식성을 향상시키는 것입니다.
오스테나이트 스테인리스 스틸의 용액 처리
효과:
철강 내 탄화합물의 침전 및 용해 ① 탄화합물의 침전 및 용해
탄소(C)는 강철에 존재하는 합금 원소 중 하나입니다. 약간의 강화 효과는 있지만, 특히 크롬(Cr)과 탄화물을 형성할 때 내식성에 해로운 영향을 미칩니다.
C 및 Cr 탄화물의 존재를 최소화하기 위해 가열 및 냉각을 통해 오스테나이트에서 C의 용해도를 조절합니다.
오스테나이트에서 C의 용해도는 고온에서 높고(1200°C에서 0.34%) 저온에서 낮습니다(600°C에서 0.02%, 상온에서는 더 낮습니다).
강철을 고온으로 가열하여 C-Cr 화합물을 녹인 후 빠르게 냉각하여 침전을 방지합니다.
이는 강철의 내식성, 특히 입계 내식성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
시그마(σ) 위상
500~900°C 범위에서 장기간 가열하거나 티타늄, 니오븀, 몰리브덴과 같은 원소를 첨가하면 오스테나이트강에서 σ 상이 침전될 수 있습니다.
이는 강철의 취성을 증가시키고 내식성을 감소시킵니다.
σ 상은 강수 온도보다 높은 온도에서 용해하고 재강수를 방지하기 위해 빠르게 냉각하여 제거할 수 있습니다.
프로세스:
GB1200 표준에 따르면 권장 가열 온도 범위는 1000~1150°C, 일반적으로 1020~1080°C입니다.
가열 온도는 특정 등급 구성, 주조 또는 단조에 따라 허용 범위 내에서 조정할 수 있습니다. 냉각 방식은 카바이드 침전을 방지하기 위해 빠르게 진행해야 합니다.
중국 및 일부 다른 국가 표준에서는 고체 용액 후 '빠른 냉각'을 표시합니다.
'빠른'의 척도는 다음 기준에 따라 결정할 수 있습니다:
오스테나이트 스테인리스강의 안정화 열처리
안정화 열처리는 안정화 원소 Ti 또는 Nb를 포함하는 1Cr18Ni9Ti 및 0Cr18Ni11Nb와 같은 특정 등급의 오스테나이트 스테인리스강에 한정되는 공정입니다.
효과:
앞서 논의한 바와 같이, 결정립 경계에서 Cr과 C의 결합으로 인한 Cr23C6 유형 화합물의 침전은 오스테나이트 계 스테인리스강의 내식성을 저하시킬 수 있습니다.
이를 방지하기 위해 강철에 Ti와 Nb를 첨가하여 C가 Cr 대신 Ti 및 Nb와 우선적으로 결합하는 조건을 만듭니다.
이는 오스테나이트의 Cr을 유지하고 강철의 내식성을 보장하는 데 도움이 됩니다. 안정화 열처리는 Ti, Nb, C를 결합하여 오스테나이트의 Cr을 안정화합니다.
프로세스:
가열 온도: 가열 온도는 Cr23C6의 용해 온도(400-825℃)보다 높아야 하며, TiC 또는 NbC의 초기 용해 온도보다 약간 낮거나 높아야 합니다(예: TiC의 용해 온도 범위는 750-1120℃입니다).
안정화 가열 온도는 일반적으로 850~930℃로 설정되며, 이 온도는 Cr23C6을 완전히 용해시키고 Ti 또는 Nb가 C와 결합하는 동시에 오스테나이트에 Cr을 유지하도록 합니다.
냉각 방법: 일반적으로 공랭식이 사용되지만 부품의 특정 조건에 따라 수냉식 또는 용광로 냉각도 사용할 수 있습니다.
냉각 속도는 안정화 효과에 미치는 영향이 미미합니다.
실험 연구에 따르면 900°C~200°C의 안정화 온도에서 0.9°C/min 및 15.6°C/min의 냉각 속도로도 유사한 금속 구조, 경도 및 입계 내식성을 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다.
오스테나이트 스테인리스 스틸 스트레스 완화 처리
목적:
오스테나이트 계 스테인리스 스틸 부품은 가공 및 용접과 같은 냉간 가공 공정 중에 필연적으로 응력을 받게 됩니다.
이러한 응력은 치수 안정성에 영향을 미치고 Cl-, H2S, NaOH 등과 같은 매질에서 응력 부식 균열을 일으키는 등 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
이러한 종류의 손상은 국소적이고 갑작스럽게 발생하기 때문에 해로울 수 있습니다. 이러한 부분의 스트레스를 최소화하기 위해 스트레스 완화 방법을 사용할 수 있습니다.
프로세스:
용액 처리 및 안정화 처리는 조건이 허용되는 경우 응력을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 루프에 있는 파이프 피팅, 마진이 제한된 완제품, 다음과 같은 부품의 경우 이러한 방법이 항상 가능하지 않을 수 있습니다. 복잡한 모양 쉽게 변형할 수 있습니다.
이러한 경우 450°C 이하의 온도에서 부품을 가열하면 스트레스를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
공작물이 강한 응력 부식 환경에서 사용되며 응력을 완전히 제거해야 하는 경우 안정화 요소가 있는 초저탄소 오스테나이트 스테인리스강과 같은 소재를 선택하는 것을 고려해야 합니다.
페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강 및 듀플렉스 스테인리스강과 비교하여 마르텐사이트계 스테인리스강의 가장 큰 특징은 열처리 방법을 통해 광범위한 범위에서 기계적 특성을 조정하여 다양한 응용 분야의 다양한 요구를 충족할 수 있다는 점입니다.
또한 마르텐사이트 계 스테인리스강의 내식성은 사용되는 열처리 방법에 따라 다르게 영향을 받을 수 있습니다.
① 담금질 후 마르텐사이트 스테인리스강의 구조
화학 성분에 따라
마르텐사이트 스테인리스 스틸의 내식성 및 내열 처리
마르텐사이트 계 스테인리스강의 열처리는 기계적 특성을 변화시킬 뿐만 아니라 다양한 방식으로 내식성에도 영향을 미칩니다.
예를 들어 담금질 후 저온 템퍼링은 내식성이 높은 반면, 중온 템퍼링(400-550°C)은 내식성이 낮습니다.
반면 고온 템퍼링(600-750°C)을 하면 내식성이 향상됩니다.
마르텐사이트 계 스테인리스강의 열처리 공정 방법 및 기능
어닐링
원하는 결과에 따라 다양한 어닐링 방법을 사용할 수 있습니다:
이 등온 어닐링 프로세스 는 단조 후 열악한 구조를 개선하고 담금질 및 템퍼링 후 기계적 특성, 특히 충격 인성을 개선하는 데도 효과적입니다.
담금질
마르텐사이트 계 스테인리스강 담금질의 주요 목적은 강도를 높이는 것입니다.
이 공정에는 강철을 임계점 이상의 온도로 가열하고 탄화물이 오스테나이트에 완전히 녹을 수 있도록 온기를 유지한 다음 적절한 속도로 냉각하여 다음을 달성하는 과정이 포함됩니다. 마르텐사이트 구조.
가열 온도 선택: 기본 원리는 오스테나이트를 형성하고 합금 탄화물을 오스테나이트에 균일하게 용해하는 것입니다.
담금질 후 오스테나이트 입자가 더 거칠어지거나 구조물에 페라이트 또는 잔류 오스테나이트가 존재하는 것을 방지하려면 가열 온도가 너무 낮거나 너무 높지 않아야 합니다.
마르텐사이트계 스테인리스강 담금질의 온도 범위는 매우 다양하지만, 경험에 따르면 일반적으로 980~1020°C에 해당합니다.
그러나 특수 강종, 특정 조성 제어 또는 특정 요구 사항의 경우 가열 온도를 조정해야 할 수 있지만 가열 원칙을 위반해서는 안 됩니다.
냉각 방법: 마르텐 사이트 계 스테인리스 강의 구성으로 인해 오스테 나이트가 더 안정적이며 C 커브 가 오른쪽으로 이동하고 임계 냉각 속도가 낮아집니다.
따라서 마르텐사이트강은 오일 냉각 또는 공랭을 사용하여 담금질할 수 있습니다.
그러나 경화 깊이가 크고 높은 기계적 특성, 특히 높은 충격 인성이 필요한 부품의 경우 오일 냉각을 권장합니다.
템퍼링
담금질 후 마르텐사이트 계 스테인리스강은 높은 경도, 취성 및 내부 응력을 가지며 기계적 특성을 개선하기 위해 템퍼링해야 합니다.
마르텐사이트 스테인리스 스틸은 일반적으로 두 가지 온도에서 템퍼링됩니다:
일반적으로 400~600°C의 온도에서 템퍼링하는 것은 마르텐사이트에서 고도로 분산된 탄화물이 침전되어 템퍼 취성을 유발하고 내식성을 감소시킬 수 있으므로 권장하지 않습니다.
그러나 3Cr13 및 4Cr13 강철 스프링과 같은 일부 스프링은 이 온도에서 템퍼링이 가능하여 40~45의 HRC와 우수한 탄성을 얻을 수 있습니다.
템퍼링 후 냉각 방법은 일반적으로 공랭식이지만 1Cr17Ni2, 2Cr13 및 0Cr13Ni4Mo와 같이 템퍼링 취성이 발생하기 쉬운 강종의 경우 템퍼링 후 오일 냉각을 권장합니다.
듀플렉스 스테인리스 스틸은 최근 스테인리스 스틸 제품군에 추가된 소재로, 독특한 특성으로 인해 널리 인정받고 있습니다.
크롬 함량이 높고 니켈 성분이 낮으며 몰리브덴과 질소가 첨가되어 오스테나이트강과 오스테나이트강보다 더 강하고 유연합니다. 페라이트계 스테인리스강와 동등한 내식성을 제공합니다.
또한 염화물 및 바닷물 환경에서의 구멍, 틈새, 응력 부식에 대한 내성이 뛰어납니다.
듀플렉스 스테인리스 스틸의 열처리 효과는 다음과 같습니다:
이차 오스테나이트를 제거합니다: 다음과 같은 고온에서 주조 또는 단조로 설정하면 페라이트의 양이 증가합니다.
1300°C 이상의 온도에서는 고온에서 불안정한 단상 페라이트가 될 수 있습니다. 저온 노화는 이차 오스테나이트라고 하는 오스테나이트의 침전을 초래할 수 있습니다.
그러나 이 오스테나이트의 크롬과 질소 함량은 일반 오스테나이트보다 낮아 잠재적인 부식 원인이 될 수 있으므로 열처리를 통해 제거해야 합니다.
Cr23C6 카바이드를 제거합니다: 듀플렉스 스틸은 950°C 이하의 온도에서 Cr23C6을 침전시켜 취성을 증가시키고 내식성을 감소시킬 수 있습니다. 이를 제거해야 합니다.
질화물 제거 Cr2N, CrN: 강철에 질소가 존재하기 때문에 크롬과 함께 질화물이 형성되어 기계적 특성과 내식성에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 반드시 제거해야 합니다.
금속 간 상 제거: 이중상 강철의 구성은 내식성을 감소시키고 취성을 증가시키는 σ 상 및 γ 상과 같은 금속 간 상을 형성할 수 있으므로 제거해야 합니다.
열처리 공정은 오스테나이트강과 유사하며 980~1100°C의 가열 온도에서 고용체 처리 후 급속 냉각하는 과정을 거칩니다. 일반적으로 수냉이 사용됩니다.
침전 경화 스테인리스 스틸은 비교적 최근에 개발된 것으로, 인간의 실습을 통해 시도, 테스트 및 개선된 스테인리스 스틸의 한 유형입니다.
페라이트계 및 오스테나이트계 스테인리스강과 같은 초기 스테인리스강은 내식성은 우수하지만 열처리 방법을 통해 기계적 특성을 조절할 수 없어 유용성에 제한이 있습니다.
마르텐사이트계 스테인리스 스틸은 열처리를 통해 기계적 특성을 크게 조정할 수 있지만 내식성이 떨어집니다.
기능:
침전 경화 스테인리스강은 탄소 함량(일반적으로 ≤0.09%)이 낮고 크롬 함량(일반적으로 ≥14% 이상)이 높으며 Mo 및 Cu와 같은 원소가 포함되어 있어 오스테나이트 스테인리스강과 동등한 내식성을 갖습니다.
고용체 및 노화 처리를 통해 마르텐사이트 매트릭스에 침전 경화 단계가 침전된 구조를 얻을 수 있어 강도가 높아집니다.
숙성 온도를 조절하여 강도, 가소성, 인성을 일정 범위 내에서 조절할 수 있습니다.
또한, 고용체 열처리 후 침전상 침전 강화 방식을 통해 고용체 처리 후 경도가 낮은 기본 형상도 가공할 수 있습니다.
에이징을 통해 재강화함으로써 처리 비용이 절감되고 성능이 향상됩니다. 마르텐사이트강.
분류:
마르텐사이트 강수 경화 스테인리스강과 열처리 ① 마르텐사이트 강수 경화 스테인리스강과 열처리
마르텐사이트 침전 경화 스테인리스강은 상온(Ms) 이상에서 오스테나이트에서 마르텐사이트로 변성되는 것이 특징입니다.
강철을 오스테나이트화 온도까지 가열하고 빠르게 냉각하면 슬레이트와 같은 마르텐사이트 매트릭스를 얻을 수 있습니다.
노화 후에는 마르텐사이트 매트릭스에서 미세한 구리 덩어리가 침전되어 강철을 강화합니다.
GB1220 표준의 일반적인 등급은 0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)이며, 구성은 다음과 같습니다: C≤0.07, Ni: 3-5, Cr: 15.5-17.5, Cu: 3-5, Nb: 0.15-0.45. Ms 점은 약 120°C, Mz 점은 약 30°C입니다.
고체 솔루션 처리:
1020~1060°C로 가열하고 물이나 오일로 빠르게 냉각하면 강철의 구조는 약 320HB의 경도를 가진 라스 마르텐사이트가 됩니다.
가열 온도가 1100°C를 초과하면 구조 내 페라이트 증가, Ms 포인트 감소, 잔류 오스테나이트 증가, 경도 감소, 열처리 효과 저하가 발생할 수 있으므로 1100°C를 초과해서는 안 됩니다.
노화 치료:
침전물의 분산과 입자 크기는 숙성 온도에 따라 달라지며, 그 결과 기계적 특성이 달라집니다.
GB1220 표준에 따르면, 다양한 온도에서 숙성 후의 특성은 다음과 같습니다:
반 오스테나이트 스테인리스 스틸의 열처리 ② 열처리
반 오스테나이트 스테인리스강의 Ms 점은 일반적으로 실온보다 약간 낮기 때문에 용액 처리 후 실온으로 냉각하면 강도가 낮은 오스테나이트 구조가 됩니다.
개선하려면 강도 및 경도 의 강철은 단열을 위해 750~950°C로 다시 가열해야 합니다.
이 단계에서 탄화물은 오스테나이트에 침전되어 안정성을 떨어뜨리고 상온보다 높은 Ms 포인트를 증가시킵니다.
냉각하면 마르텐사이트 구조가 얻어집니다. 또한 냉간 처리(영하 처리)를 추가한 후 숙성하여 마르텐사이트 매트릭스에 침전물이 있는 강화 강철을 생산할 수도 있습니다.
GB1220 표준에서 권장하는 등급은 0Cr17Ni7Al(PH17-7)이며 구성은 다음과 같습니다: C≤0.09, Cu≤0.5, Ni: 6.5-7.5, Cr: 16-18, Al: 0.75-1.5.
솔루션 + 조정 + 노화 처리:
고용체 온도는 1040°C이며 강철을 물 또는 오일로 냉각하여 약 150HB의 경도를 가진 오스테나이트 구조를 얻습니다.
조정 온도는 760°C이며 강철을 공기 중에서 냉각하여 오스테나이트의 합금 탄화물을 침전시키고 안정성을 낮추고 Ms 포인트를 50-90°C로 높이며 냉각 후 라스 마르텐사이트를 얻습니다. 경도는 290HB에 달할 수 있습니다.
560°C에서 숙성하면 알루미늄과 그 화합물이 침전되어 강철이 강화되고 경도가 340HB로 증가합니다.
고체 솔루션 + 조정 + 저온 처리 + 숙성:
고용체 온도는 1040°C이며 수냉을 사용하여 오스테나이트 구조를 얻습니다.
조정 온도는 955°C로, 냉각 후 Ms 포인트를 높이고 라스 마르텐사이트를 얻기 위한 온도입니다.
73°C에서 8시간 동안 저온 처리하면 구조물에 남아있는 오스테나이트가 감소하여 마르텐사이트를 최대한 얻을 수 있습니다.
화학적 조성, 기능적 특성, 금속학적 구조, 열처리 특성 등을 기준으로 스테인리스 스틸을 분류하는 방법은 다양합니다.
그러나 실용성을 위해 금속학적 구조와 열처리 특성에 따라 분류하는 것이 더 유용합니다.
스테인리스강의 주요 합금 원소는 크롬이며, 알루미늄 및 몰리브덴과 같은 소량의 안정적인 페라이트 원소가 첨가될 수 있습니다. 결과 구조는 페라이트입니다.
이 유형의 스테인리스 스틸은 강도가 낮고 열처리를 통해 개선할 수 없습니다.
대신 약간의 가소성이 있지만 취성이 높습니다. 산화성 매체(질산 등)에서의 부식에 대한 저항성은 좋지만 환원성 매체에서의 부식에 대한 저항성은 낮습니다.
일반적으로 18% 이상의 고농도 크롬과 약 8%의 니켈이 함유되어 있습니다.
일부는 니켈을 대체하기 위해 망간을 사용하여 내식성을 더욱 향상시키고 일부는 몰리브덴, 구리, 실리콘과 같은 원소를 추가합니다, 티타늄또는 니오븀.
가열 및 냉각 중에는 상 변화가 없으므로 열처리 방법을 사용하여 강도를 높일 수 없습니다.
그러나 강도가 낮고 가소성이 높으며 인성이 높다는 장점이 있습니다. 산화성 매체에 대한 내성이 강하고 다음에 대한 저항성이 우수합니다. 입계 부식 티타늄과 니오븀을 첨가한 후입니다.
마르텐사이트 스테인리스 스틸 주로 12-18% Cr을 함유하고 있으며, 필요에 따라 탄소 양을 조절할 수 있으며 일반적으로 0.1-0.4%입니다.
도구의 경우 탄소 함량 는 0.8~1.0%에 달할 수 있으며, 일부는 안정성과 내열성을 높이기 위해 Mo, V, Nb 등의 원소를 추가하여 개선되었습니다.
고온에서 가열하고 일정 속도로 냉각하면 주로 마르텐 사이트이지만 소량의 페라이트가 포함될 수있는 구조가 생성됩니다. 오스테나이트또는 탄소 및 합금 원소 함량에 따라 합금 탄화물입니다.
가열 및 냉각 공정을 제어하여 구조와 성능을 조정할 수 있지만 내식성은 오스테나이트, 페라이트 및 듀플렉스 스테인리스강에 비해 좋지 않습니다.
마르텐사이트계 스테인리스 스틸은 유기산에 강하지만 황산과 염산과 같은 매체에서는 내성이 약합니다.
일반적으로 Cr의 함량은 17-30%, Ni의 함량은 3-13%입니다.
또한 Mo, Cu, Nb, N 및 W와 같은 합금 원소를 추가하고 C 함량을 매우 낮게 유지합니다.
합금 원소의 비율에 따라 일부는 페라이트인 반면 다른 일부는 주로 오스테나이트동시에 존재하는 두 개의 듀플렉스 스테인리스 스틸로 구성됩니다.
페라이트와 강화 원소를 포함하고 있기 때문에 열처리 후 강도가 오스테나이트 스테인리스 스틸보다 약간 높고 가소성과 인성이 더 우수합니다.
열처리를 통해 성능을 조정할 수 없습니다.
특히 염소 함유 매질과 바닷물에서 높은 내식성을 가지며 피팅, 틈새 부식 및 응력 부식에 대한 저항성이 우수합니다.
이러한 유형의 스테인리스 스틸의 구성은 침전을 일으킬 수 있는 C, Cr, Ni와 같은 원소와 Cu, Al, Ti를 포함한 기타 원소가 존재하는 것이 특징입니다.
열처리를 통해 기계적 특성을 조정할 수 있지만 강화 메커니즘은 마르텐사이트 계 스테인리스강과 다릅니다.
침전 기반 강화에 의존하기 때문에 탄소 함량을 매우 낮게 유지할 수 있어 마르텐사이트계 스테인리스강보다 내식성이 우수하고 Cr-Ni 오스테나이트계 스테인리스강과 동등합니다.
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