JIS G4304 SUS304N1 용체처리 스테인리스강 물성 - 질소첨가 고강도 오스테나이트강

SUS304N1 개요 - 질소 고용강화 고강도강

JIS G4304 SUS304N1은 표준 SUS304 베이스에 질소(N) 0.10~0.25%를 첨가하여 고용강화로 항복강도(275 MPa)와 인장강도(550 MPa)를 대폭 향상시킨 고강도 오스테나이트계 스테인리스강입니다. 용체처리 상태에서 SUS304 대비 약 34% 높은 항복강도를 가지며, 두께 절감 경량화 설계에 적합합니다.

화학 성분 (JIS G4304 기준)

원소	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	N
기준치	≤0.08%	≤1.00%	≤2.00%	≤0.045%	≤0.030%	8.00~10.50%	18.00~20.00%	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	%	35	SUS304(40%)보다 약간 낮음
브리넬 경도	HB	217	SUS304(187)보다 높음
로크웰 B 경도	HRB	95	SUS304(90)보다 높음
비커스 경도	HV	220	SUS304(200)보다 높음
푸아송 비	-	0.3	오스테나이트계 표준
전단 계수	GPa	77	오스테나이트계 표준
인장 강도	MPa	550	SUS304(520)보다 높음
항복 강도 (Rp0.2)	MPa	275	SUS304(205)보다 34% 높음

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)

SUS304N1 vs SUS304N2 vs SUS304LN 3종 비교

특성	SUS304N1	SUS304N2	SUS304LN
탄소 최대	0.08%	0.08%	0.030%
질소 범위	0.10~0.25%	0.15~0.30%	0.10~0.25%
니켈 범위	8.0~10.5%	8.0~10.5%	9.0~13.0%
항복강도 (MPa)	275	345	245
인장강도 (MPa)	550	690	550
신율 (%)	35	35	40
용접 후 IGC 저항성	보통 (민감화 가능)	보통 (민감화 가능)	우수 (PWHT 불필요)
고온 크리프 강도	우수 (C 고용강화)	최우수 (고C+고N)	양호
주 타겟	고강도 구조용	초고강도 구조용	용접+고강도+저온

질소 첨가 고강도화 원리

💪 고용강화 메커니즘

질소(N)는 오스테나이트 격자의 간극 자리(Octahedral site)에 고용되어 격자를 팽창시키고 전위 이동을 강력히 방해합니다. 탄소(C)와 유사하나 고용 한도 훨씬 높고(~0.4%), 탄화물 형성 경향 낮아 입계부식 우려 적습니다.

항복강도 증가량: 약 700 MPa per 1% N (선형 근사)
N 0.15% 첨가 시 약 +105 MPa 항복강도 향상
가공경화율(n값)도 상승 → 성형 후 강도 추가 확보

설계 허용 응력 비교 (ASME BPVC Sec. II Part D, 20°C 기준)

강종	UNS	허용응력 Sm (MPa)	두께 절감 효과
SUS304 / 304H	S30400 / S30409	138	기준 (100%)
SUS304L / 304LN	S30403 / S30453	117 / 138*	LN은 304와 동등
SUS304N1	S30451	172 (125% 향상)	약 20% 두께 감소 가능
SUS304N2	S30452	207 (150% 향상)	약 33% 두께 감소 가능