스테인리스강은 석유, 화학, 비료, 식품, 국방, 식기, 합성섬유, 석유 정제 등 업계에서 널리 사용되는 금속재이며, 많은 용기, 파이프, 밸브, 펌프 등은 일반적으로 각종 부식성 매체와의 접촉으로 부식되어 폐기된다. 통계에 따르면, 전 세계적으로 매년 부식으로 폐기된 강재는 강재 생산량의 약 4 분의 1 을 차지한다. 스테인리스강의 생산량은 철강 총생산량의 1 을 차지한다. 따라서 재료가 부식되어 실효되는 것은 오늘날 재료 연구와 발전의 세 가지 주요 주제 중 하나이다.

스테인리스강은 부식에 내성이 있는 강종을 말한다.

일반적으로 말하는 스테인리스강은 스테인리스강과 내산성 강철의 총칭이다.

스테인리스강은 반드시 내산성은 아니지만 내산성 강철은 동시에 스테인리스강이다.

스테인리스강이란 대기와 약한 부식 매체의 부식에 저항할 수 있는 강종을 말한다. 부식 속도 < ＜0.01mm／/연도는 완전 부식강, 속도 < ＜0.1mm／/연도는 내식강입니다. 이른바 내산강이란 각종 강한 부식 매체에서 내산을 견딜 수 있는 강철을 말한다. 부식 속도 < ＜0.＜1mm／／/년은 완전 내식, 부식 속도 < 1mm/년은 내식. 따라서 스테인리스강은 부식되지 않고, 부식 속도가 느리며, 부식되지 않는 강철에는 존재하지 않는다.

같은 매체에서 주목할 만하다. 스테인리스강 부식 속도는 종류에 따라 크게 다르고 같은 스테인리스강은 미디어마다 부식 동작이 크게 다르다. 예를 들어. NI-CR 스테인리스강은 산화성 매체에서 내식성이 매우 좋다. 하지만 염산과 같은 비산화 매체에서는 내식성이 좋지 않습니다. 따라서 각종 스테인리스강의 특징을 파악하고, 스테인리스강을 정확하게 선택하고 사용하는 것이 중요하다.

스테인리스강은 내식성뿐만 아니라 하중을 견디거나 전달하므로 우수한 역학 성능이 필요합니다. 스테인리스강은 일반적으로 판, 파이프 등의 강재로 구성요소나 부품으로 가공되기 때문에. 절삭 가공 성능과 용접 성능이 좋아야 한다.

스테인리스강은 전형적인 조직: 철소체 (F) 형 스테인리스강으로 나뉜다. 마르텐 사이트 (m) 스테인레스 스틸; 오스테 나이트 (a) 스테인레스 스틸; 오스테 나이트-페라이트 (A-F) 듀플렉스 스테인레스 스틸; 침전 경화형 스테인리스강.

1, 금속 부식

(1) 금속의 부식 과정

외부 매체의 작용으로 금속이 점차 파괴되는 현상을 부식이라고 한다. 부식은 기본적으로 두 가지 형태가 있다. 화학부식과 전기화학부식. 생산 실제에서 부딪히는 부식은 주로 전기화학 부식으로, 화학부식에서는 전류가 생기지 않고, 거물은 부식 과정에서 일종의 부식 산물을 형성한다. 이런 부식산물은 일반적으로 금속 표면에 막을 형성하여 금속과 매체를 격리시킨다.

이 화학천생물이 안정적이고 촘촘하며 완전하며 금속 표면과 견고하게 결합되면 부식의 진일보한 발전을 크게 경감하거나 방지하고 금속에 보호 작용을 할 수 있다. 보호막을 형성하는 과정을 둔화라고 한다. 예를 들어, 타고난 SiO2, Al2O3, Cr2O3 등의 산화막은 촘촘하고 완전하며 푸석푸석하고 금이 가지 않고 쉽게 벗겨지지 않는 산화막으로 기체 금속을 보호하고 지속적인 산화를 방지하는 역할을 합니다. 예를 들어 철은 고온에서 산화할 때 타고난 Fe2O3 이다. 반대로, 일부 산화막은 불연속적이거나 다공성 상태이다. 기체 금속에는 보호 작용이 없다. 예를 들면. Mo2O3, WO3 과 같은 일부 금속의 산화물은 고온에서 휘발성이 있어 기체를 덮는 보호 작용이 전혀 없다.

산화막의 생성 및 산화막의 구조와 성질은 화학적 부식의 중요한 특징이다. 따라서, 진보 금속 내화학부식의 능력은 주로 합금화 또는 기타 방법을 통해 금속 표면에 안정적이고, 온전하며, 기체와 결합한 견고한 산화막을 형성하는데, 또한 둔화막이라고도 한다. 전기화학부식은 금속부식이 더 중요하고 보편적인 형태이며, 그것은 다른 금속이나 금속의 다른 전극 전위로 인해 원전지를 형성하는 것이다.

이런 원전지 부식은 현미조직 사이에서 발생하므로 마이크로배터리 부식이라고도 합니다. 전기 화학적 부식은 전기 매체가 존재하고, 서로 다른 금속 사이, 금속 미세 영역 사이 또는 상 사이에 전위 차이 연결 또는 접촉이 있으며, 동시에 부식 전류가 발생한다는 특징이 있다.

2, 부식 유형

금속 재질이 산업 생산에서 부식되는 방식은 다양하다. 서로 다른 재료는 서로 다른 부하 및 미디어 환경의 작용으로 주로 다음과 같은 부식 형태를 가지고 있습니다.

일반 부식: 금속 노출 표면의 넓은 영역에서 비교적 균일한 부식이 발생하며, 구성요소의 유효 면적과 서비스 수명을 줄이지만 부분 부식보다 덜 위험합니다.

입계 부식 이런 부식의 위험성은 가장 크며, 금속을 바삭하게 하거나 강도를 상실하고, 두드릴 때 금속소리를 잃어버리면 갑작스러운 사고를 일으킬 수 있다. 결정간 부식은 오스테 나이트 계 스테인리스강의 주요 부식 형태인데, 이는 결정계 영역과 결정내 성분 또는 응력이 다르기 때문에 결정계 영역 전극 전위가 현저히 낮아져 발생하는 전극 전위의 차이가 있기 때문이다.

응력 부식: 금속은 부식 매체와 인장 응력 (추가 응력 또는 내부 응력) 의 * * * 작용에 의해 파열됩니다. 단열방식은 주로 결정체를 따라 있고, 결정도 뚫는 것으로, 위험한 저응력 바삭성 부러짐, 염소화 매체와 알칼리성 산화물 또는 기타 수용성 매체에서 응력 부식이 자주 발생하며, 많은 설비의 사고에서 상당한 비율을 차지한다.

점 부식: 점 부식은 금속 표면의 일부 영역에서 발생하는 부식 파괴 형태이며, 점 부식이 형성된 후 빠르게 깊은 곳으로 발전하여 결국 금속을 관통합니다. 점 부식의 위험성은 매우 크며, 특히 각종 용기에 매우 불리하다. 약간의 부식이 발생한 후에는 부식이 심화되는 것을 피하기 위해 제때에 광택을 내거나 페인트를 칠해야 한다.

점 부식은 매체의 작용으로 금속 표면 패시베이션 막이 부분적으로 손상되어 발생합니다. 또는 염소 이온이 함유된 매체에서는 재료 표면 결함이 푸석하고 비금속 잡동사니 등이 출발점으로 부식될 수 있다.

부식 피로: 금속이 부식 매체 및 교번 응력 하에서 발생하는 파괴는 부식 구덩이와 대량의 균열이 발생하는 것이 특징입니다. 강철의 피로 강도를 현저히 낮춰 조기 파열을 초래하였다. 부식 피로는 기계적 피로와는 달리 일정한 피로의 한계가 없다. 순환 횟수가 늘어남에 따라 피로의 강도는 줄곧 떨어지고 있다.

위에서 설명한 다양한 부식 형태 외에도 거시배터리 작용으로 인한 부식이 있습니다. 예를 들어, 금속 구성요소의 리벳은 리벳 재질과 다르고, 이종 금속의 용접, 선체와 프로펠러 재질이 다른 등 전극 전위의 차이로 인한 부식입니다.

< P > 위의 부식 메커니즘에서 볼 수 있듯이, 부식을 방지하는 중점은 원래의 배터리 수를 최소화하고 강철의 표면을 안정적이고 완전하며 강철의 기체와 결합한 견고한 둔화막을 만드는 것입니다. 원전지를 형성한 경우 극 사이의 전극 전위차를 최소화한다.

스테인리스강의 합금화 원리

< P > 강철의 내식성을 향상시키는 방법에는 여러 가지가 있습니다 (예: 부식 방지 금속 코팅, 비금속제 코팅, 전기 화학 보호 및 부식 환경 매체 변경 등). 그러나 합금화 방법을 이용하여 진보 재료 자체의 내식성은 부식 파괴를 방지하는 가장 효과적인 조치 중 하나로,

(1) 합금 원소를 첨가하고 강철 기체의 전극 전위를 발전시켜 강철의 전기 화학적 부식 능력을 향상시킨다. 일반 강철에 Cr, Ni, Si 다중원소를 첨가하면 모두 전극 전위를 발전시킬 수 있다. Ni 가 부족하기 때문에, Si 의 대량 첨가는 강철을 바삭하게 만들 수 있기 때문에, Cr 만이 강철 기체 전극의 전위를 눈에 띄게 발전시키는 데 일반적으로 사용되는 원소이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)

Cr 은 강철의 전극 전위를 향상시킬 수 있지만 선형 관계는 아닙니다. 실험은 강철의 전극 전위가 합금 원소의 증가에 따라 양적으로 질적으로 변하는 관계가 있으며, 1/8 법칙을 따른다는 것을 증명했다.

Cr 함량이 일정 값에 도달하면 1/8 원자 (L/8, 2/8, 3/8 ...) 에 도달하면 전극 전위에 돌연변이가 발생합니다. 따라서 거의 모든 스테인리스강 중에서 Cr 함량은 12. (원자) 이상, 즉 11.7 (질량) 이상이다.

(2) 합금 원소를 첨가하면 강철의 표면이 안정적이고 완전하며 강철의 기체와 견고하게 결합된 순화막을 형성한다. 강철의 내화학부식 능력을 향상시킵니다. 강철에 Cr, Si.Al 등의 합금 원소를 첨가하면 강철의 표면이 촘촘한 Cr2O3, SiO2, Al2O3 등의 산화막을 형성하면 강철의 내식성을 향상시킬 수 있다.

(3) 합금 원소를 첨가하면 상온에서 강철이 단상 상태로 존재할 수 있어 마이크로배터리 수를 줄여 강철의 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 전체 수의 Cr 또는 CR-NI 를 추가하면 실온에서 강철이 단상 철소체 또는 단상 오스테 나이트를 얻을 수 있습니다.

(4) Mo, Cu 등의 원소를 첨가하여 부식 방지 능력을 향상시킨다.

(5) Ti, Nb 등의 요소를 추가하여 Cr 의 입계 편향을 제거하여 입계 부식 경향을 줄입니다.

(6) 일부 Ni 대신 Mn, N 등의 원소를 첨가하여 단상 오스테 나이트 조직을 얻는 동시에 유기산에서 크롬 스테인리스강의 내식성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

스테인리스강의 종류와 특징

스테인리스강은 두 가지 분류법이 있다. 하나는 합금 원소의 특징에 따라 크롬 스테인리스강과 크롬 니켈 스테인리스강으로 나뉜다.

다른 하나는 정화 상태의 강철 조직 상태에 따라 M 스테인리스강, F 스테인리스강, A 스테인리스강, A 1 F 쌍상 스테인리스강으로 나뉜다.

3, 마르텐 사이트 계 스테인레스 스틸

전형적인 마르텐 사이트 계 스테인레스 스틸은 1Cr13～4Cr13 및 9Cr18 과 같은

1Cr13 강 가공 공정 성능이 우수합니다. 예열 없이 깊은 펀치, 구부리기, 컬링 및 용접을 수행할 수 있습니다. 2Crl3 냉변형 전에는 예열이 필요하지 않지만 용접 전에 예열이 필요합니다. 1Crl3, 2Cr13 은 주로 내식 구조 부품 (예: 터빈 블레이드 등) 을 만드는 데 사용되고, 3Cr13, 4Cr13 은 주로 의료기기 수술용 칼과 내마모 부품을 만드는 데 사용됩니다. 9Crl8 은 내식성 베어링 및 커터로 사용할 수 있습니다.

4, 철소체 스테인리스강

철소 스테인리스강의 Cr 함유량은 일반적으로 13% ~ 30% 합탄소량이 0.25 미만이다. 때로는 다른 합금 원소도 첨가한다. 김상조직은 주로 철소체이며, 가열 및 냉각 과정에서 플루토늄 변이가 없어 열처리로 강화할 수 없다. 항산화성이 강하다. 동시에, 그것은 또한 좋은 열가공성과 일정한 냉가공성을 가지고 있다. 철? 스테인리스강은 주로 내식성이 높고 강도가 낮은 부품을 만드는 데 사용되며 질산, 질소 비료 등 장비와 화학공업용 파이프 등을 만드는 데 널리 쓰인다.

전형적인 철소체 스테인리스강은 Crl7 형, Cr25 형, Cr28 형입니다.

5, 오스테 나이트 스테인리스강

오스테 나이트 스테인리스강은 마씨의 스테인리스강 내식성 부족과 바삭함을 극복하고 발전했다. 기본성분은 Crl8, Ni8 약칭 18-8 강입니다. 합탄소량이 0.1 미만이고 Cr, Ni 를 이용하여 단상 오스테 나이트 조직을 얻는 것이 특징이다.

오씨는 스테인리스강으로 질산, 황산 등 화학설비 부품, 냉동산업 저온설비 부품, 변형을 강화해 스테인리스강 스프링과 시계 태엽 등을 만드는 데 주로 쓰인다.

오스테 나이트 계 스테인레스 강은 균일 한 부식에 대한 내성이 우수하지만 국부 내식성에 대해서는

1, 오스테 나이트 계 스테인레스 강의 입계 부식

오스테 나이트 계 스테인리스강 450 ~ 80

탄소 함량이 높을수록 입계 부식 경향성이 크다.

또한 용접물의 열 영향 영역에서도 결정간 부식이 발생합니다. 이는 결정계에서 Cr 이 풍부한 Cr23C6 을 석출했기 때문이다. 그 주위의 기체가 빈크롬을 만들어 원전지를 부식시켜 생긴 것이다. 이런 결정간 부식 현상은 앞서 언급한 철소체 스테인리스강에도 존재한다.

엔지니어링에서는 결정간 부식을 방지하기 위해

(1) 강철의 탄소 양을 줄이고 강철의 탄소 함량이 균형 상태에서 오스테 나이트 내의 포화 용해도보다 낮도록 하는 몇 가지 방법을 자주 사용합니다. 즉, 크롬의 탄화물 (Cr23C6) 이 결정에서 근본적으로 해결되었습니다. 일반적으로 강철의 탄소 합량은 0.03% 이하로 떨어지면 결정간 부식 방지 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

(2) Ti, Nb 등 안정탄화물 (TiC 또는 NbC) 을 형성하는 원소를 첨가하여 결정계에서 Cr23C6 을 석출하지 않도록 하면 오스테 나이트 스테인리스강의 결정간 부식을 막을 수 있다.

(3) 강철의 오스테 나이트 형성 원소와 철소체 형성 원소의 비율을 조정하여 오스테 나이트+철삭체 쌍상 조직을 갖게 하는데, 그 중 철소체는 5% 12% 를 차지한다. 이런 쌍상 조직은 결정간 부식을 일으키기 쉽지 않다.

(4) 적절한 열처리 공정을 사용하여 입계 부식을 방지하고 내식성을 극대화할 수 있습니다.

2, 오스테 나이트 계 스테인레스 강의 응력 부식

응력 (주로 인장 응력) 과 부식의 복합작용으로 인한 균열을 응력 부식 균열 (SCC(StressCrackCorrosion) 이라고 합니다. 오스테 나이트 스테인리스강은 염소 이온이 함유된 부식 매체에서 쉽게 응력 부식을 일으킨다. Ni 함량이 8-10 에 도달하면 오스테 나이트 계 스테인레스 강의 응력 부식 경향은 가장 크며, 사라질 때까지 Ni 함량을 45-50 응력 부식 경향으로 계속 증가시킵니다.

오스테 나이트 계 스테인레스 강의 응력 부식을 방지하는 가장 큰 방법은 SI2 ~ 4% 를 추가하고 제련에서 N 함량을 0.04% 이하로 조절하는 것입니다. 또한 P, Sb, Bi, As 등의 불순물 함량을 최소화해야 합니다. 또한 A-F 쌍상강을 선택할 수 있으며, Cl- 및 OH- 매체에서 응력 부식에 민감하지 않습니다. 초기 미세 균열이 철소체에 부딪친 후 더 이상 확장되지 않을 경우 철소체 함량은 6 정도여야 한다.

3, 오스테 나이트 계 스테인리스 강 변형 강화

단상 오스테 나이트 계 스테인리스강은 냉간 변형 성능이 우수하여 얇은 강선으로 냉연되어 얇은 강판이나 강관으로 냉간 압연 할 수 있습니다. 대량의 변형을 거친 후 강철의 강도가 크게 향상되었는데, 특히 영하 온도 영역에서 압연할 때 효과가 더욱 두드러진다. 인장 강도는 최대 2000MPa 이상입니다. 냉화경화 효과 외에도 변형을 겹쳐 M 전환을 유발하기 때문이다.

오씨는 스테인리스강이 변형되어 스테인리스 스프링, 시계 태엽, 항공 구조의 와이어 로프 등을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 변형 후 용접이 필요한 경우 스폿 용접 공정, 변형만 사용하여 응력 부식 경향성을 높일 수 있습니다. 그리고 부분적으로 γ-gt 로 인해; M 변환으로 인해 강자성이 생성되므로 사용 시 (예: 계기 부품) 고려해야 합니다.

재결정 온도는 쉐이프 변수에 따라 변경되며, 쉐이프 변수가 60% 일 때 재결정 온도는 650℃ 냉간 변형 오스테 나이트 계 스테인리스강 재결정 어닐링 온도가 850℃ ~ 1050℃, 850℃ 인 경우 3h, 1050 ℃를 가열해야 합니다

4, 오씨의 스테인리스강 열처리

오스테 나이트 스테인리스강에 일반적으로 사용되는 열처리 공정은 용액 처리, 안정화 처리, 교차 응력 처리 등이다.

(1) 용액 처리. 강철을 1050 ~ 1150 C 로 가열한 후 물을 담금질하는 주된 목적은 탄화물을 오스테 나이트에 녹이고 이 상태를 실온에 보존하여 강철의 내식성을 크게 개선하는 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 크리스털 부식을 방지하기 위해 Cr23C6 을 오스테 나이트에 녹인 다음 빠르게 냉각하는 고체 용해 처리가 일반적으로 사용됩니다.

얇은 벽 부품에는 공냉식을 사용할 수 있고, 일반적으로 수냉을 사용합니다. (2) 안정화 처리. 일반적으로 용액 처리 후 진행되며 Ti, Nb 를 함유한 18-8 강에 자주 사용되며, 고처리 후 강철을 850 ~ 880 C 로 가열하여 보온한 후 공냉식으로 가열하는데, 이때 Cr 의 탄화물은 완전히 용해되고, 티타늄의 탄화물은 완전히 용해되지 않으며, 냉각 과정에서 충분히 석출되어 탄소가 더 이상 크롬의 탄화물을 형성할 수 없게 한다.

(3) 전단 응력 처리. 응력 처리는 냉가공이나 용접 후 강철의 잔여 응력을 제거하는 열처리 공정으로 일반적으로 300 ~ 350 C 로 가열되어 템퍼링됩니다. 안정한 원소인 Ti, Nb 가 없는 강철의 경우 가열 온도는 450 C 를 넘지 않아 크롬의 탄화물을 침전시켜 결정간 부식을 일으키지 않도록 한다. 초저탄소와 Ti, Nb 스테인리스강이 포함된 냉가공품 및 용접물의 경우 500 ~ 950 C 에서 가열한 다음 천천히 식히고 응력 제거 (용접 응력의 상한 온도 제거) 를 통해 결정간 부식 경향을 줄이고 강철의 응력 부식 저항을 향상시킬 수 있습니다.

6, 오스테 나이트-페라이트 듀플렉스 스테인리스강

듀플렉스 스테인리스강은 용접성이 우수하며 용접 후 열처리가 필요하지 않으며 결정간 부식, 응력 부식 경향성도 적습니다. 그러나 Cr 함량이 높기 때문에 쉽게 형성될 수 있으므로 사용할 때 주의해야 한다.

부식 환경에서 스테인리스강을 선택할 때 스테인리스강의 구체적인 사용 조건에 대해 자세히 알 수 있을 뿐만 아니라 스테인리스강의 내식성, 강도, 인성 및 물리적 성능, 가공, 성형 성능, 자원, 가격, 취득의 어려움 등을 고려해야 합니다.

1. 내식성

내식성에는 스테인리스성과 내산성, 알칼리, 소금 등 부식 매체의 성능, 고온에서 항산화, 황화, 염화, 불소화 등의 성능이 포함된다 이를 위해 부식 환경에서 스테인리스강의 내식성이 어떻게 선재 인원이 먼저 고려해야 하는지 고려해야 한다. 부식은 금속과 매체 사이에 화학이나 전기화학작용으로 인한 파괴이고, 내식성은 스테인리스강이 매체의 부식 파괴에 저항하는 능력을 의미하므로, 재료 선택에 내식성이 관련될 때 다음과 같은 몇 가지 점에 유의해야 한다.

1. 내식성의 기준은 인위적으로 결정되므로 이를 인정해야 한다 구체적인 사용 요구 사항에 따라 내식 여부를 결정하는 구체적인 기준.

현재 스테인리스강의 내식성에 대해 10 급 기준을 많이 채택하고 있으며, 어느 등급을 부식에 대한 요구 사항으로 선택하고, 설비, 부분의 특징 (얇은 두께, 크기) 을 고려해야 한다. 서비스 수명 길이, 제품 품질 (예: 불순물, 색상) 요구 사항에 밀접하게 협조하거나, 장기간 누출되지 않거나, 제한된 장비 사용을 요구하며, 부품은 2~5 등급을 선택하고, 유지 보수가 편리하지 않거나 수명이 그리 길지 않은 장비에 대해서는 부품을 4~7 등급을 선택할 수 있습니다. 특별한 예외를 제외하고 스테인리스강은 사용 조건 하에서 연간 부식률이 1mm 를 초과하는 경우 일반적으로 많이 사용되지 않으며, 국부부식을 일으킬 때는 레벨 10 기준이 적용되지 않는다는 점을 지적해야 한다. 흔히 말하는 스테인리스강의 녹슬지 않음, 내식성이란 녹이 슬고 내식성이 없는 것에 비해 일정 조건 (매체, 농도, 온도, 불순물, 압력, 유속 등 일정 기간) 을 가리킨다 즉, 녹슬지 않거나 부식되지 않는 목적을 달성하기 위해 합리적인 재료 선택과 올바른 사용을 할 수 있습니다.

3. 스테인리스강을 선택하는 것은 일반적인 부식에 대한 내성과 국부 부식에 대한 내성을 모두 고려해야 합니다 스테인리스강의 국부 부식은 대부분 일반 부식 성능이 좋은 부식 환경에서 발생하며, 국부 부식은 종종 스테인리스강 장비, 부품의 갑작스러운 파괴로 이어지며, 그 피해는 일반 부식보다 훨씬 크다.

4 화공 공정공공업 제품의 품질 (광택, 색상, 순도 등) 에 영향을 미칠 수 있다. 이 상황은 핵연료제약과 안료 등 공업에서 가장 흔하며, 이때 어떤 원소가 없는 스테인리스강을 선택하거나 선택된 스테인리스강의 내식성 등급을 적절히 높여 금속이온을 허용 한도로 낮추는 경우가 많다.

5. 스테인리스강 제조 설비