스테인리스강의 네 가지 유형과 합금 원소의 역할:
스테인리스강은 크게 오스테나이트계, 마르텐사이트계, 페라이트계, 듀플렉스계의 네 가지 유형으로 분류할 수 있다(표 1). 이러한 분류는 상온에서의 스테인리스강 미세구조를 기준으로 한다. 저탄소강을 1550°C로 가열하면 상온의 페라이트 구조가 오스테나이트로 변한다. 냉각되면 미세구조는 다시 페라이트로 돌아간다. 고온에서 존재하는 오스테나이트는 비자성이며, 일반적으로 상온의 페라이트에 비해 강도는 낮지만 연성이 우수하다.
강철의 크롬(Cr) 함량이 16%를 초과하면 상온 미세구조가 페라이트상으로 고정되어 모든 온도 범위에서 페라이트 구조를 유지합니다. 이러한 종류를 페라이트계 스테인리스강이라고 합니다. 크롬(Cr) 함량이 17% 이상이고 니켈(Ni) 함량이 7% 이상일 경우에는 오스테나이트상이 안정화되어 저온부터 융점까지 오스테나이트 구조를 유지합니다.
오스테나이트계 스테인리스강은 일반적으로 "Cr-N"형으로 불리며, 마르텐사이트계 및 페라이트계 스테인리스강은 "Cr"형으로 직접 불립니다. 스테인리스강과 용접봉의 구성 원소는 오스테나이트 형성 원소와 페라이트 형성 원소로 분류할 수 있습니다. 주요 오스테나이트 형성 원소에는 Ni, C, Mn, N이 있으며, 주요 페라이트 형성 원소에는 Cr, Si, Mo, Nb가 있습니다. 이러한 원소들의 함량을 조절함으로써 용접부의 페라이트 비율을 제어할 수 있습니다.
오스테나이트계 스테인리스강, 특히 질소(N) 함량이 5% 미만인 경우, 질소 함량이 더 낮은 스테인리스강에 비해 용접이 용이하고 용접 품질이 우수합니다. 오스테나이트계 스테인리스강 용접부는 우수한 강도와 연성을 보여 용접 전후 열처리가 필요 없는 경우가 많습니다. 스테인리스강 용접 분야에서 오스테나이트계 스테인리스강은 전체 스테인리스강 사용량의 80%를 차지하므로, 본 글에서는 오스테나이트계 스테인리스강을 중점적으로 다룹니다.
올바른 것을 선택하는 방법스테인리스강 용접소모품, 전선 및 전극?
모재가 동일한 경우, 첫 번째 규칙은 "모재와 일치시키는 것"입니다. 예를 들어, 석탄과 310 또는 316 스테인리스강을 용접할 경우, 이에 상응하는 석탄 재질을 선택해야 합니다. 이종 재료를 용접할 때는 합금 원소 함량이 높은 모재를 선택하는 것이 좋습니다. 예를 들어, 304 스테인리스강과 316 스테인리스강을 용접할 때는 316형 용접 소모품을 선택해야 합니다. 하지만 "모재와 일치시키기" 원칙을 따르지 않아도 되는 특수한 경우도 많습니다. 이러한 경우에는 "용접 소모품 선택표를 참조하는 것"이 좋습니다. 예를 들어, 304 스테인리스강이 가장 흔한 모재이지만, 304형 용접봉은 존재하지 않습니다.
용접 재료가 모재와 일치해야 하는 경우, 304 스테인리스강 용접 와이어와 전극에 적합한 용접 재료를 어떻게 선택해야 할까요?
304 스테인리스강을 용접할 때는 308형 용접 소모품을 사용하는 것이 좋습니다. 308 스테인리스강에 함유된 추가 원소들이 용접 부위의 안정성을 높여주기 때문입니다. 308L도 사용 가능한 선택입니다. L은 저탄소강을 의미하며, 3XXL 스테인리스강은 탄소 함량이 0.03%인 반면, 일반 3XX 스테인리스강은 최대 0.08%의 탄소 함량을 가집니다. L형 용접 소모품은 일반 용접 소모품과 동일한 분류에 속하지만, 저탄소 함량으로 입계 부식 발생 가능성을 줄일 수 있으므로 제조업체는 L형 용접 소모품 사용을 별도로 고려해야 합니다. 실제로, 제조업체들이 제품 품질을 향상시키고자 한다면 L형 저탄소강 소재의 사용이 더욱 확대될 것으로 예상됩니다. GMAW 용접 방식을 사용하는 제조업체들은 SI 등급 스테인리스강의 젖음성 및 누출 방지 성능 향상을 위해 3XXSi형 스테인리스강 사용을 고려하고 있습니다. 석탄 덩어리의 봉우리가 높거나 각도 이음매 또는 겹침 용접의 용접부 끝단에서 용접 풀 접합이 불량한 경우, S를 함유한 가스 차폐 용접 와이어를 사용하면 석탄 이음매를 적시고 용착 속도를 향상시킬 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 9월 26일