ASTM A320 B8T Class 2 스테인리스강 - 용체화 처리 및 변형 경화 고강도 티타늄 안정화강
개요
ASTM A320 B8T Class 2는 티타늄 안정화 321 오스테나이트계 스테인리스강에 탄화물 용체화 처리 후 변형 경화(Strain Hardening)를 추가로 적용하여 고강도를 구현한 고정구용 강재입니다. Class 1 대비 약 2~3배 높은 항복 강도와 인장 강도를 가지면서도 티타늄 안정화에 의한 입계 부식 저항성을 유지합니다.
화학 조성
| 원소 | 함량 (%) |
| 탄소 (C) | 0.08 최대 |
| 크롬 (Cr) | 17.0~19.0 |
| 니켈 (Ni) | 9.0~12.0 |
| 망간 (Mn) | 2.0 최대 |
| 실리콘 (Si) | 1.0 최대 |
| 인 (P) | 0.05 최대 |
| 황 (S) | 0.03 최대 |
| 질소 (N) | 0.10 최대 |
| 티타늄 (Ti) | 5×(C+N) 최소 ~ 0.70 최대 |
기계적 특성 (상온, 20°C)
| 특성 | 값 | 비고 |
| 인장 강도 | 690~860 MPa | Class 1 대비 약 1.3~1.7배 |
| 항복 강도 (Rp0.2, 단횡방향) | 345~690 MPa | Class 1 대비 약 1.7~3.4배 |
| 신율 (A50) | 12~28% | 연성 감소하지만 실용 범위 내 |
| 단면 수축률 | 30~45% | |
| 브리넬 경도 | 321 HB | |
| 로크웰 C 경도 | 35 HRC | |
| 탄성 계수 | 195 GPa | |
| 푸아송 비 | 0.3 | |
물리적 특성
| 특성 | 값 (20°C 기준) |
| 밀도 | 7.9~8.2 g/cm³ |
| 열전도율 | 11~21 W/(m·K) |
| 비열 용량 | 440 J/(kg·K) |
| 열팽창 계수 | 1.7~1.9 × 10⁻⁵ 1/K |
| 용융점 | 1375~1450 °C |
| 전기 저항률 | 8.5 × 10⁻⁷ Ω·m |
제조 공정
- 용체화 처리: 1040~1120°C 가열 → 급랭 (수냉/공랭)
- 변형 경화: 냉간 인발(Cold Drawing), 냉간 압연(Cold Rolling), 또는 나사 가공 과정에서의 소성 변형을 통해 전위 밀도 증가
- 응력 완화(선택): 300~400°C 저온 열처리로 가공 잔류 응력 일부 완화 (기계적 특성 크게 변화 없음)
B8T Class 1 vs Class 2 비교
| 항목 | Class 1 (Annealed) | Class 2 (Strain Hardened) |
| 인장 강도 (MPa) | ≥515 | 690~860 |
| 항복 강도 (MPa) | ≥205 | 345~690 |
| 신율 (%) | ≥30 | 12~28 |
| 경도 | ~223 HB / 96 HRB | 321 HB / 35 HRC |
| 단면 수축률 (%) | ≥50 | 30~45 |
| 가공성 | 우수 | 다소 어려움 (고경도) |
| 입계 부식 저항 | 우수 | 유지됨 (TiC 안정) |
주요 용도
- 고압/고온 배관용 고강도 볼트, 스터드 (ASME B31.3, B31.1)
- 압력 용기 플랜지 고정구 (ASME BPVC)
- 고온 크리프 저항이 요구되는 볼트 연결부
- 용접 후 열처리(PWHT) 생략이 필요한 구조물
- 극저온~고온 광범위 온도 범위 고정구
주의사항
- 변형 경화된 제품은 추가 가공(절삭, 나사 가공) 시 공구 마모가 빠름
- 고온(>450°C) 장기 노출 시 변형 경화 효과 일부 소실 가능 (회복/재결정)
- 용접 시 열영향부(HAZ)에서 경화 조직이 연화될 수 있음
- 나사 가공은 변형 경화 후 수행 권장 (나사 부위 강도 확보)
인증 및 시험
ASTM A320/A320M, ASME SA-320 준수. 인장 시험(종/횡방향), 경도 시험, 충격 시험(저온 지정 시), 화학 분석, 미시 조직(오스테나이트 + 미세 TiC), 입계 부식 시험(실무 기준 A262 Practice E) 결과가 MTR에 포함.
