JIS G4304 SUS304N2 용체처리 스테인리스강 물성 - 초고강도 질소첨가 오스테나이트강
SUS304N2 개요 - 최고 강도 304 계열 질소강
JIS G4304 SUS304N2는 SUS304N1보다 질소 함량을 더 높여(0.15~0.30%) 304 계열 중 최고 강도(항복 345 MPa, 인장 690 MPa)를 실현한 초고강도 오스테나이트계 스테인리스강입니다. 용체처리 상태에서 일반 구조용 강(SS400: 항복 245 MPa)을 상회하는 강도를 가지며, 오스테나이트계의 우수한 인성, 내식성, 용접성, 비자성을 유지합니다.
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% |
0.15~0.30% |
일반 물성
| 항목 | 온도 | 값 | 비고 |
| 밀도 |
23.0 °C |
7.9 ~ 8.2 g/cm³ |
오스테나이트계 표준값 |
기계적 물성 (용체처리 상태, 23°C) - 동급 최강
| 항목 | 단위 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 |
GPa |
195 |
오스테나이트계 표준 |
| 신율 A5 |
% |
35 |
고강도강 치고 우수 |
| 브리넬 경도 |
HB |
248 |
304계열 최고 |
| 로크웰 B 경도 |
HRB |
100 |
304계열 최고 |
| 비커스 경도 |
HV |
260 |
304계열 최고 |
| 푸아송 비 |
- |
0.3 |
오스테나이트계 표준 |
| 전단 계수 |
GPa |
77 |
오스테나이트계 표준 |
| 인장 강도 |
MPa |
690 |
SUS304 대비 33% 향상 |
| 항복 강도 (Rp0.2) |
MPa |
345 |
SUS304 대비 68% 향상, SS400 초과 |
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) |
SUS304N2 압도적 강도 우위 시각화
📊 항복강도 벤치마크 (용체처리, 상온 최소값)
경량화/두께 절감 효과 시뮬레이션
| 설계 기준 | 기준 강종 | SUS304N2 적용 시 | 효과 |
| 단순 보 강도 설계 |
SUS304 (σy=205) |
두께 41% 감소 가능 |
중량 41%↓, 자재비 30%↓ |
| 압력용기 두께 (ASME VIII-1) |
SUS304 (Sm=138) |
두께 33% 감소 (Sm=207) |
용접비/지지대 비용 추가 절감 |
| 배관 두께 (ASME B31.3) |
SUS304 (S=138) |
두께 33% 감소 (S=207) |
Schedule 다운 (예: Sch80→Sch40) |
| 탱크로리 적재중량 |
SUS304 탱크 |
탱크 자중 30% 경감 |
페이로드 0.5~1톤 증가 |
고온 크리프 강도 우위 (500~650°C)
| 온도 (°C) | SUS304N2 10만시간 크리프 파단강도 (MPa) | SUS304 (MPa) | SUS304H (MPa) |
| 500 |
180 |
120 |
140 |
| 550 |
110 |
70 |
85 |
| 600 |
65 |
40 |
50 |
| 650 |
38 |
22 |
28 |
※ 질소의 고용강화 효과가 고온에서도 지속되며, 탄소와의 시너지로 304H 초과 달성
주요 용도
- 고압 수소 저장/수송: 700~1000 bar 용기, 튜브 트레일러 (경량화 필수)
- CNG/LNG 차량 탱크: Type 3 라이너, Type 4 보스/밸브
- 초고압 배관/피팅: 화학 플랜트 초고압 라인, 유압 시스템
- 항공우주 지상장비: 고압 시험 장치, 연료 공급 라인
- 경량 구조물: 교량 케이블, 해양 플랫폼 브레이싱, 모듈러 건축
- 고온 배관/헤더: 550~650°C 증기 라인, 열교환기 고온측
⚠️ 중요 제한사항 및 설계 고려사항
🔴 필수 확인 사항
- 용접 후 입계부식: C 0.08%로 민감화 위험 → PWHT 필수 또는 저탄소 용가재(308L/308LN) 사용 + 열입력 엄격 관리
- 가공경화 심함: 절삭/성형 시 공구 마모 빠름, 성형 하중 대폭 증가 → 장비 용량 확인 필수
- 스프링백 커짐: 고항복강도로 스프링백량 증가 → 금형 설계 보정 필요
- 질소 손실 용접: 보호가스 N₂ 첨가(Ar+2~5%N₂) 필수, 백킹 가스 동시 공급
- 비자성 요구 시 주의: 냉간가공 시 자성 발현 경향 ↑ (N 효과로 억제되나 MnS 등 개재물 영향)
동등 규격
| 규격 | 등급 |
| ASTM |
A240 304N (N 0.15% min), A312 TP304N |
| ASME |
SA-240 304N, SA-312 TP304N |
| EN |
1.4315 (X2CrNiN18-10) - 상한 N 0.30% 대응 |
| KS |
STS 304N2 |
| GB |
06Cr18Ni11N |
| UNS |
S30452 |
304N 계열 선정 매트릭스
| 요구사항 | 추천 강종 | 이유 |
| 최고 강도 필요 (항복 ≥345 MPa) |
SUS304N2 |
304계열 최대 강도, 크리프 강도도 최고 |
| 고강도 + 용접 많음 + PWHT 곤란 |
SUS304LN |
저탄소로 PWHT 불필요, 강도도 304 수준 |
| 고강도 + 고온 크리프 + 용접 적음 |
SUS304N1 |
균형 잡힌 고강도, 크리프 우수 |
| 초저온(-196°C) + 고강도 + 용접 |
SUS304LN |
저온 인성 최고, 용접성 최고 |
| 비자성 정밀부품 + 고강도 |
SUS304N1/N2 |
오스테나이트 안정, 자성 발현 억제 |
