JIS G4304 SUS304J1 용체처리 스테인리스강 물성 - 니켈 절감형 오스테나이트강
SUS304J1 개요 - 자원 절약형 스테인리스강
JIS G4304 SUS304J1은 니켈 가격 변동 대응과 자원 절약을 위해 니켈 함량을 6.0~8.0%로 낮추고(표준 SUS304: 8.0~10.5%), 망간(Mn)과 질소(N)를 첨가하여 오스테나이트 조직을 안정화시킨 JIS 독자 규격 강종입니다. 용체처리 상태에서 SUS304 대비 낮은 항복강도와 높은 가공경화율을 보입니다.
화학 성분 (JIS G4304 기준)
| 원소 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | N |
| 기준치 |
≤0.08% |
≤1.00% |
3.00~5.00% |
≤0.045% |
≤0.030% |
6.00~8.00% |
17.00~19.00% |
0.10~0.25% |
일반 물성
| 항목 | 온도 | 값 | 비고 |
| 밀도 |
23.0 °C |
7.9 ~ 8.2 g/cm³ |
오스테나이트계 표준값 |
기계적 물성 (용체처리 상태, 23°C)
| 항목 | 단위 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 |
GPa |
195 |
오스테나이트계 표준 |
| 신율 A5 |
% |
40 |
- |
| 브리넬 경도 |
HB |
187 |
- |
| 로크웰 B 경도 |
HRB |
90 |
- |
| 비커스 경도 |
HV |
200 |
- |
| 푸아송 비 |
- |
0.3 |
오스테나이트계 표준 |
| 전단 계수 |
GPa |
77 |
오스테나이트계 표준 |
| 인장 강도 |
MPa |
450 |
SUS304보다 낮음 |
| 항복 강도 (Rp0.2) |
MPa |
155 |
SUS304보다 현저히 낮음 |
열적 물성
| 항목 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 |
23.0 °C |
1.7E-5 ~ 1.9E-5 1/K |
오스테나이트계 표준 |
| 용융점 |
- |
1230 ~ 1480 °C |
오스테나이트계 표준 |
| 비열 용량 |
23.0 °C |
440 J/(kg·K) |
오스테나이트계 표준 |
| 열전도율 |
23.0 °C |
11 ~ 21 W/(m·K) |
오스테나이트계 표준 |
전기적 물성
| 항목 | 온도 | 값 | 비고 |
| 전기 저항률 |
23.0 °C |
8.5E-7 Ω·m |
오스테나이트계 표준 |
가공 이력
| 항목 | 내용 |
| 열처리 상태 |
용체처리 (Solution Treated) |
SUS304J1 설계 배경 및 메커니즘
💡 개발 동기: 니켈 가격 변동 리스크 대응
- 2000년대 중반 니켈 가격 급등(~50,000 USD/ton) 시 대체재 필요성 대두
- 니켈 8~10.5% → 6~8%로 삭감 (약 25~30% 니켈 절감)
- 망간(3~5%) + 질소(0.1~0.25%)로 오스테나이트 안정화 보상
합금 설계 원리
| 원소 | 역할 | 효과 |
| Ni ↓ |
오스테나이트 안정화 원소 (고가) |
원가 절감, 자원 절약 |
| Mn ↑ (3~5%) |
오스테나이트 안정화 (Ni의 약 1/2 효율) |
Ni 대체, 오스테나이트 조직 유지 |
| N ↑ (0.1~0.25%) |
강력한 오스테나이트 안정화, 고용강화 |
조직 안정화 + 강도 보상 |
| Cr 유지 |
내식성 핵심 원소 |
내식성 유지 |
SUS304 vs SUS304J1 상세 비교
| 특성 | SUS304 | SUS304J1 | 평가 |
| 니켈 함량 |
8.0~10.5% |
6.0~8.0% |
J1 원가 우위 |
| 망간 함량 |
≤2.0% |
3.0~5.0% |
J1 망간 고함유 |
| 질소 함량 |
≤0.10% |
0.10~0.25% |
J1 질소 고함유 |
| 항복강도 (용체처리) |
205 MPa |
155 MPa |
304 우위 (약 24% 높음) |
| 인장강도 (용체처리) |
520 MPa |
450 MPa |
304 우위 (약 16% 높음) |
| 가공경화율 (n값) |
~0.45 |
~0.55 |
J1 높음 (성형 후반 강도↑) |
| 신율 |
40% |
40% |
동등 |
| 내식성 (일반) |
우수 |
양호~우수 |
304 약간 우위 |
| 내식성 (염화물/틈새) |
양호 |
약간 열세 |
MnS 개재물 영향 가능 |
| 용접성 |
우수 |
양호 (열간균열 주의) |
304 우위 |
| 자성 (냉간가공 후) |
약자성 발현 |
자성 발현 경향 큼 |
Mn 영향
| 비자성 요구도 |
양호 |
약간 열세 |
정밀 계측용은 304 권장 |
주요 용도
- 가전제품: 세탁기 조, 냉장고 라이너, 식기세척기 탱크 (비용 민감, 복잡 성형)
- 주방기구: 싱크대, 조리대, 후드 (깊은 드로잉 성형성 활용)
- 건축 내장재: 엘리베이터 카, 벽면 패널, 천장재
- 자동차 부품: 배기계 일부, 트림, 브래킷 (비구조용)
- 일반 배관·탱크: 저압, 상온, 약한 부식 환경
⚠️ 적용 제한 및 주의사항
❌ 비추천 용도
- 고온 고압 배관, 압력용기 (항복강도 부족, 크리프 강도 낮음)
- 강한 염화물 환경 (해수, 염수, 제설제 노출) - 구멍부식/틈새부식 취약
- 용접 구조물 중 두꺼운 판 (≥6mm) - 열영향부 입계부식, 열간균열 위험
- 정밀 비자성 부품 (자기투과율 1.005 이하 요구 시)
- 식품·의약 직접 접촉 중 고순도 요구 공정 (Mn 용출 가능성)
동등 규격 (JIS 독자 규격 - 직접 대응 규격 없음)
| 규격 | 비고 |
| ASTM |
직접 대응 없음 (UNS S30430 유사하지만 상이) |
| EN |
1.4372 (X12CrMnNiN17-7-5) 유사 |
| KS |
STS 304J1 (KS D 3706에 포함) |
| 중국 GB |
12Cr17Mn6Ni5N (구 1Cr17Mn6Ni5N) 유사 |
선정 가이드라인
SUS304J1 추천 조건: 복잡한 냉간성형(깊은 드로잉, 스트레치 포밍), 비용 민감, 상온~저온, 약한 부식 환경, 비구조용
SUS304 유지 조건: 용접 구조물, 고온 사용, 강한 부식 환경, 압력용기, 비자성 요구, 식품/의약 고순도
