ASTM A213 TP321H 열처리 - 티타늄 안정화 고온용 18Cr-10Ni 오스테나이트강
ASTM A213 TP321H 개요
ASTM A213 TP321H는 18-8 오스테나이트강에 티타늄(0.7%)을 첨가하여 탄화물 안정화를 도모하고, 탄소 함량을 0.04~0.10%로 조정한 고온 강도 보장형 'H' 등급입니다. Ti가 탄소와 결합하여 TiC를 형성함으로써 Cr₂₃C₆ 석출을 억제, 400~800°C 영역에서 감작화 방지와 크리프 강도 확보를 동시에 달성합니다. 항공기 배기 매니폴드, 보일러 과열기/재열기 튜브, 열교환기 등 고온 산화/크리프 환경의 압력 배관에 널리 적용됩니다.
주요 특성 요약
| 분류 | 항목 | 수치 | 비고 |
| 일반 | 밀도 | 7.9~8.2 g/cm³ | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 기계적 | 탄성 계수 | 195 GPa | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 신율 (A50) | 35% | - |
| 브리넬 경도 | 192 HB | - |
| 로크웰 B 경도 | 90 HRB | - |
| 비커스 경도 | 200 HV | - |
| 푸아송 비 | 0.3 | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 전단 계수 | 77 GPa | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 인장 강도 | 515 MPa | - |
| 항복 강도 | 205 MPa | - |
| 열적 | 열팽창 계수 | 17~19 × 10⁻⁶ 1/K | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 융점 | 1230~1480°C | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 비열 용량 | 440 J/(kg·K) | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 열전도율 | 11~21 W/(m·K) | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
| 전기적 | 전기 저항률 | 8.5 × 10⁻⁷ Ω·m | 오스테나이트계 스테인리스강 일반값 |
화학 조성 (중량 %)
| 원소 | 함량 범위 |
| 탄소 (C) | 0.04~0.10% |
| 크롬 (Cr) | 17~19% |
| 망간 (Mn) | 2% |
| 니켈 (Ni) | 9~12% |
| 인 (P) | 0.05% |
| 규소 (Si) | 1% |
| 황 (S) | 0.03% |
| 티타늄 (Ti) | 0.7% |
TP321H vs TP304H/TP347H 비교 및 Ti 안정화 특징
TP321H는 Ti 안정화로 용접 후 입계 부식 저항성이 TP304H 대비 우수하나, TiC는 고온(>800°C)에서 용해되어 안정화 효과가 감소하므로 800°C 초과 초고온에서는 TP347H(Nb 안정화)가 더 유리합니다. TP321H는 500~750°C 중고온 크리프 영역에서 최적의 비용 대비 성능을 제공하며, 항공우주 배기계, 석유화학 열교환기 튜브, 보일러 튜브 등 열피로/크리프 복합 환경의 표준 소재입니다. 용접 시 Ti 산화물 생성으로 용접성 저하 가능성 있어 적정 용접 절차(WPS) 수립이 필요합니다.