ASTM A774 TP321: 티타늄 안정화 오스테나이트 스테인리스강 특성 및 용도

개요

ASTM A774 TP321은 티타늄(Ti)으로 안정화된 오스테나이트 스테인리스강으로, **고온 산화 저항성과 용접 후 입계부식 방지**에 특화된 강종입니다. Ti가 탄소와 결합하여 탄화티타늄(TiC)을 형성함으로써, 크로뮴 탄화물(Cr₂₃C₆) 석출을 억제하여 400-850°C 감작화 온도 영역에서도 내식성을 유지합니다. 고온 배관, 열교환기, 항공기 배기 시스템에 널리 쓰입니다.

주요 특성

일반 물성

특성	온도	값	비고
밀도	23.0 °C	7.9 - 8.2 g/cm³	오스테나이트 스테인리스강 일반값

기계적 물성 (상온, 23°C)

특성	값	비고
탄성 계수	195 GPa	오스테나이트 스테인리스강 일반값
연신율 (A50)	40 %
브리넬 경도	217 HB
로크웰 B 경도	95 HRB
푸아송 비	0.3	오스테나이트 스테인리스강 일반값
전단 계수	77 GPa	오스테나이트 스테인리스강 일반값
인장 강도	515 - 690 MPa
항복 강도	205 MPa

열적 물성

특성	온도	값	비고
열팽창 계수	23.0 °C	1.7 - 1.9 × 10⁻⁵ 1/K	오스테나이트 스테인리스강 일반값
융점	-	1230 - 1480 °C	오스테나이트 스테인리스강 일반값
비열 용량	23.0 °C	440 J/(kg·K)	오스테나이트 스테인리스강 일반값
열전도율	23.0 °C	11 - 21 W/(m·K)	오스테나이트 스테인리스강 일반값

전기적 물성

특성	온도	값	비고
전기 저항률	23.0 °C	8.5 × 10⁻⁷ Ω·m	오스테나이트 스테인리스강 일반값

화학 조성 (중량 %)

원소	함량
탄소 (C)	0.08 %
크로뮴 (Cr)	17 - 19 %
망간 (Mn)	2 %
니켈 (Ni)	9 - 12 %
인 (P)	0.05 %
실리콘 (Si)	1 %
황 (S)	0.03 %
티타늄 (Ti)	5×C ~ 0.7% (일반 0.4-0.6%)

TP321 vs TP304 vs TP316L vs TP347 비교

특성	TP321	TP304	TP316L	TP347
안정화 원소	Ti	없음	없음 (저C)	Nb (Cb)
고온 강도 (600°C+)	우수	보통	보통	우수
용접 후 입계부식	저항 (TiC 형성)	취약	저항 (저C)	저항 (NbC 형성)
고온 산화 저항	800°C까지 우수	870°C까지	870°C까지	800°C까지 우수
가공성 (Ti/Nb 영향)	약간 어려움	좋음	좋음	약간 어려움
광택 연마성	Ti 산화물로 보통	우수	우수	Nb 탄화물로 보통

티타늄 안정화 메커니즘

Ti + C → TiC (탄화티타늄, 고온에서 안정)

이로 인해 Cr이 탄화물 형성에 소모되지 않아 Cr 고갈 구역 방지 → 입계부식 저항 확보

Ti 권장량: 탄소 함량의 4-5배 이상 (일반적으로 0.4-0.7%)

적용 분야

항공기 배기 매니폴드 및 엔진 부품 (고온 산화 저항)
열교환기 튜브 및 튜브시트 (용접 후 열처리 생략 가능)
정유/석유화학 고온 배관 (400-800°C 서비스)
자동차 배기 시스템 (촉매 컨버터 하우징 등)
화학 공정 고온 반응기 및 배관
발전소 보일러 튜브 및 과열기

주의사항

고온 장시간 노출 시: TiC가 서서히 분해되어 650°C 이상 장기 사용 시 안정화 효과 감소 → TP347(Nb 안정화) 고려
연마/광택 작업: Ti 산화물 입자로 거울 연마 어려움 → 미관 중요 부품은 TP304/316L 권장
용접 시: Ti 휘발로 용접 금속 내 Ti 부족 가능 → 필러 메탈은 ER347(Nb 함유) 사용 권장

ASTM A774 TP317L: 프리미엄 오스테나이트 스테인리스강 특성 ASTM A774 TP347: 니오븀 안정화 오스테나이트 스테인리스강 특성 및 용도

금속