ASTM A666 201-2: 어닐링 오스테나이트 스테인리스강 201형 특성 및 성능
개요
ASTM A666 Grade 201-2 (Type 201-2)는 어닐링(Annealed) 처리된 크롬-망간-니켈 오스테나이트 스테인리스강으로, **니켈 함량을 망간으로 대체(3.5-5.5% Ni, 5.5-7.5% Mn)**하여 원가 절감을 실현한 300계 대체 강종입니다. 301/304 대비 높은 가공경화율과 우수한 성형성을 가지며, 건축 내외장재, 가전제품, 교통수단 부품에 널리 적용됩니다.
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, 어닐링 상태)
| 특성 | 값 | 비고 |
|---|
| 탄성 계수 | 195 GPa | 오스테나이트 스테인리스강 일반값 |
| 연신율 (A50) | 40 % | |
| 브리넬 경도 | 241 HB | |
| 로크웰 B 경도 | 100 HRB | |
| 푸아송 비 | 0.3 | 오스테나이트 스테인리스강 일반값 |
| 전단 계수 | 77 GPa | 오스테나이트 스테인리스강 일반값 |
| 인장 강도 | 655 MPa | |
| 항복 강도 | 310 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) | 0.15 % |
| 크로뮴 (Cr) | 16 - 18 % |
| 망간 (Mn) | 5.5 - 7.5 % |
| 니켈 (Ni) | 3.5 - 5.5 % |
| 인 (P) | 0.06 % |
| 실리콘 (Si) | 0.75 % |
| 황 (S) | 0.03 % |
200계 vs 300계 오스테나이트강 비교
| 특성 | 201-2 (200계) | 304 (300계) | 301 (300계) |
|---|
| Ni 함량 | 3.5-5.5% | 8-10.5% | 6-8% |
| Mn 함량 | 5.5-7.5% | 2% 이하 | 2% 이하 |
| C 함량 | 0.15% | 0.08% 이하 | 0.15% |
| 오스테나이트 안정성 | 낮음 (가공경화 큼) | 높음 | 중간 |
| 가공경화율 | 매우 높음 | 보통 | 높음 |
| 인장강도 (어닐링) | 655 MPa | 515 MPa | 515 MPa |
| 항복강도 (어닐링) | 310 MPa | 205 MPa | 205 MPa |
| 연신율 (어닐링) | 40% | 40% | 40% |
| 내식성 (일반) | 304보다 낮음 | 기준 | 304와 유사 |
| 내식성 (염화물) | 취약 | 보통 | 보통 |
| 자성 (냉간가공 후) | 강함 | 약함 | 중간 |
| 상대 가격 | 낮음 (Ni 절감) | 기준 | 기준 |
201-2 강종의 특징
- 고가공경화: 냉간 가공 시 급속한 강도 상승 → 스프링, 구조용 고강도 부품에 유리
- 비용 절감: Ni 고가 원소 대폭 감소로 304 대비 20-30% 원가 경쟁력
- 우수한 성형성: 어닐링 상태에서 깊은 드로잉, 벤딩 가능
- 자성 발생: 냉간 가공 시 마르텐사이트 변태로 강자성 나타남 (비자성 용도 부적합)
- 내식성 한계: 염화물, 산성 환경에서 304/316 대비 열위 → 실내/건조 환경 권장
201 계열 세부 구분
| 등급 | C 최대 | Mn 범위 | Ni 범위 | 특징 |
|---|
| 201 | 0.15% | 5.5-7.5% | 3.5-5.5% | 기본형 |
| 201-1 | 0.08% | 5.5-7.5% | 3.5-5.5% | 저탄소, 용접성 향상 |
| 201-2 | 0.15% | 5.5-7.5% | 3.5-5.5% | 고강도, 구조용 (본 강종) |
| 201L | 0.03% | 5.5-7.5% | 3.5-5.5% | 초저탄소, 감작화 방지 |
적용 분야
- 건축 내외장재: 엘리베이터 패널, 벽체 패널, 지붕재
- 가전제품: 세탁기 드럼, 냉장고 패널, 전자레인지 케이스
- 교통수단: 철도 차량 측면판, 버스 차체 패널, 트럭 적재함
- 가구 및 주방기구: 싱크대, 작업대, 선반 시스템
- 구조용 고강도 부품: 스프링, 패스너, 브래킷 (냉간가공 후)
- 장식용 파이프 및 튜브 (연마 후 미려한 외관)
주의사항 및 제한사항
- 염화물 환경 금지: 해안가, 제설제 노출, 해수 접촉 용도 부적합
- 고온 산화: 800°C 이상에서 Mn 산화물 생성으로 스케일 부착력 저하
- 용접 후 입계부식: C 0.15%로 감작화 우려 → 용접부 부식 환경 시 201-L 또는 304L 권장
- 자성체 검출: 냉간가공품은 자성 보유 → 식품/제약 금속 검출기 통과 시 주의
- 표면 처리: 전해연마 시 Mn 산화물로 광택 저하 가능 → 기계연마 권장
