ASTM A276 S41500 스테인리스강 – 고온 경화 및 템퍼링, 열간/냉간 마감
ASTM A276 S41500 개요
ASTM A276 S41500은 13Cr-4Ni-0.5Mo 계열의 마르텐사이트계 침전경화형(PH) 스테인리스강으로, 고온에서 경화 및 템퍼링 열처리를 통해 우수한 강도-인성 균형과 내식성을 확보한 고성능 봉강/바 소재입니다. 열간 마감(Hot-finished) 및 냉간 마감(Cold-finished) 형태로 공급되며, 항공우주, 석유·가스, 밸브, 펌프 샤프트 등 고강도와 내식성이 동시에 요구되는 핵심 부품에 적용됩니다.
주요 특성
일반 물성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 밀도 | 23.0 °C | 7.6 ~ 7.7 g/cm³ | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
기계적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 | 23.0 °C | 220 GPa | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
| 연신율 (A50) | 23.0 °C | 15 % | |
| 브리넬 경도 | 23.0 °C | 295 | |
| 푸아송 비 | 23.0 °C | 0.3 | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
| 단면 수축률 | 23.0 °C | 45 % | |
| 전단 계수 | 23.0 °C | 77 GPa | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
| 인장 강도 | 23.0 °C | 795 MPa | |
| 항복 강도 (Rp0.2) | 23.0 °C | 620 MPa | |
열적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 | 23.0 °C | 1E-5 ~ 1.5E-5 1/K | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
| 융점 | - | 1370 ~ 1530 °C | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
| 비열 용량 | 23.0 °C | 460 J/(kg·K) | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
| 열전도율 | 23.0 °C | 14 ~ 31 W/(m·K) | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
전기적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 전기 저항률 | 23.0 °C | 6E-7 Ω·m | 마르텐사이트계 스테인리스강 일반값 |
화학적 조성
| 원소 | 함량 (%) |
| 탄소 (C) | 0.05 |
| 크롬 (Cr) | 11.5 ~ 14 |
| 망간 (Mn) | 0.5 ~ 1 |
| 몰리브덴 (Mo) | 0.5 ~ 1 |
| 니켈 (Ni) | 3.5 ~ 5.5 |
| 인 (P) | 0.03 |
| 규소 (Si) | 0.6 |
| 황 (S) | 0.03 |
S41500 (F6NM / 13-4) 강종의 특징
- 침전경화형: Cu 또는 Nb 첨가 없이 Ni, Mo, Cr 조성 제어로 마르텐사이트 기지 내 미세 탄화물/질화물 침전 강화
- 고강도-고인성 균형: 인장강도 795 MPa, 항복강도 620 MPa, 연신율 15%로 우수한 인성 유지
- 우수한 저온 인성: -40°C에서도 샤르피 충격치 40 J 이상 확보 가능
- 내식성: 13% Cr + 4% Ni + Mo로 일반 13Cr 마르텐사이트강(410, 420) 대비 내식성 대폭 향상
- 용접성 양호: 저탄소(0.05%)로 용접 후 템퍼링만으로 용접부 특성 회복 가능
열처리 조건별 기계적 특성 (대표값)
| 열처리 조건 | 템퍼링 온도 | 인장강도 (MPa) | 항복강도 (MPa) | 연신율 (%) | 경도 (HRC) |
| Condition A (어닐링) | - | 620~760 | 415~550 | 18~22 | 20~25 |
| Condition H900 | 482°C (900°F) | 1310~1450 | 1170~1310 | 10~12 | 40~44 |
| Condition H925 | 496°C (925°F) | 1170~1310 | 1035~1170 | 12~14 | 37~40 |
| Condition H1025 | 552°C (1025°F) | 1035~1140 | 930~1035 | 13~15 | 34~37 |
| Condition H1075 | 579°C (1075°F) | 930~1035 | 795~930 | 14~16 | 31~34 |
| Condition H1100 | 593°C (1100°F) | 860~965 | 725~825 | 15~17 | 29~32 |
| Condition H1150 | 621°C (1150°F) | 795~895 | 620~760 | 15~18 | 27~30 |
※ 본 데이터시트의 값은 Condition H1150 (템퍼링 621°C) 조건에 해당하는 대표값입니다.
주요 적용 분야
- 항공기 랜딩기어 부품, 액추에이터 로드
- 석유·가스 밸브 스템, 시트, 보닛
- 펌프 샤프트, 임펠러 (해수, 산성 유체용)
- 다운홀 툴, MWD/LWD 하우징
- 수력 터빈 러너, 가이드 베인
- 고압 피팅 및 패스너
제작 및 열처리 가이드
- 용체화 처리: 1010~1040°C 오일/공기 냉각
- 시효(템퍼링): 요구 강도 레벨에 따라 482~621°C 1~4시간 공냉
- 용접: 동종 필러(ER410NiMo) 또는 이종 필러(ER309LMo) 사용, 예열 150°C, 용접 후 즉시 템퍼링 필수
- 기계 가공: 어닐링 상태에서 가공 후 열처리 권장, 경화 상태 가공 시 CBN 공구 필요