UGI 4057 AIR: 우수한 내식성을 위한 고성능 마르텐사이트계 스테인리스강

개요

UGI 4057 AIR은 니켈이 첨가된 마르텐사이트계 스테인리스강으로, 15%의 크롬 함량을 통해 AISI 410이나 420 같은 기존 마르텐사이트계 스테인리스강보다 높은 내식성을 제공합니다. Cr, Ni, C의 합금 원소 균형이 오스테나이트화 후 거의 완전한 마르텐사이트 조직(잔류 오스테나이트와 델타 페라이트 최소화)을 얻도록 정밀하게 조절되어 최대 강도를 발휘합니다. 이 강종은 주로 소입 및 소려 상태로 사용되며, 소려 온도에 따라 다양한 기계적 특성을 얻을 수 있습니다.

미세조직 및 청정도

소입 및 소려 상태에서 미세조직은 미세한 크롬 탄화물을 포함한 완전한 마르텐사이트입니다. 델타 페라이트는 열간 압연과 오스테나이트화를 통해 거의 완전히 제거됩니다(델타 페라이트 분율 < 5% 보장). UGI 4057 AIR에는 ASTM E45 Method A에 따른 다음과 같은 미세 청정도가 보장됩니다.

유형		A		B		C		D
등급		Thin	Heavy	Thin	Thick	Thin	Thick	Thin	Thick
		< 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2

더 높은 미세 청정도가 필요한 용도에는 ESR(전기로 재용해) 정제 버전도 제공됩니다.

자기적 특성

UGI 4057 AIR은 실온에서 727°C(퀴리 전이점)까지 강자성체입니다. 자기적 특성은 준경질(semi-hard)이며 소려에 의해 크게 변화합니다. 소려 온도에 따른 변화는 데이터시트의 그래프를 참조하십시오.

물리적 및 기계적 특성

일반 특성

특성	온도	값
밀도	20 °C	7.71 g/cm³
	100 °C	7.69 g/cm³
	200 °C	7.66 g/cm³
	300 °C	7.64 g/cm³
	400 °C	7.60 g/cm³

기계적 특성

특성	온도	값	비고
탄성 계수	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
브리넬 경도		293 HBW	최소값

열적 특성

특성	값	비고
열팽창 계수	10.6 × 10⁻⁶ 1/K	20~100°C
	11.2 × 10⁻⁶ 1/K	20~200°C
	11.7 × 10⁻⁶ 1/K	20~300°C
	12.1 × 10⁻⁶ 1/K	20~400°C
비열	460 J/(kg·K)
열전도율	25 W/(m·K)

전기적 특성

특성	값
전기 저항률	7 × 10⁻⁷ Ω·m

화학 조성 (중량%)

원소	범위	비고
탄소 (C)	0.12 - 0.20
크롬 (Cr)	15.0 - 17.0
구리 (Cu)	0.5	최대
망간 (Mn)	1.0	최대
몰리브덴 (Mo)	0.30	최대
니켈 (Ni)	2.0 - 3.0
인 (P)	0.025	최대
규소 (Si)	1.0	최대
황 (S)	0.005	최대

기술적 특성

적용 분야

UGI 4057 AIR은 내식성이 중요한 고응력 부품에 주로 사용됩니다. 대표적인 용도로는 항공기 피팅, 펌프 샤프트, 밸브 부품 등이 있으며, EN 10272에 따른 압력 용기 요건도 충족합니다.

내식성

이 합금은 우수한 대기 내식성을 가지며, 구조적으로 경화된 UGIMA® 4542를 제외하면 표준 마르텐사이트계 강종 중 내식성이 가장 뛰어납니다. 또한 특정 석유 및 유기 제품에도 내식성을 보입니다.

환경	거동/사용성
질산	양호 (GOOD)
인산	제한적 사용
황산	제한적 사용
초산	제한적 사용
탄산나트륨	보통 (Average)
NaCl (안개 시험)	보통 (Average)
습도	양호 (GOOD)
해수	제한적 사용

참고: 스테인리스강의 내식성은 부식 분위기 조성(염화물 농도, 산화제 유무, 온도, pH, 교반 여부 등) 및 재료 표면 상태(금속 입자 없는 표면, 표면 마무리, 경화, 연마 등)에 따라 달라집니다. NaCl 안개 시험(ISO 9227) 시 표식 라벨이 부식 러닝을 유발해 내식 시간을 단축시킬 수 있으므로 사용하지 않아야 합니다.

열처리

UGI 4057 AIR의 열처리는 두 단계로 구성됩니다:

• 오스테나이트화: 탄소를 고용시키고 과포화 마르텐사이트를 얻기 위한 공정으로, 950~1030°C에서 최소 30분 유지합니다. 냉각은 입계 석출을 피할 만큼 충분히 빠르되, 담금질 균열을 방지하기 위해 너무 빠르지 않아야 합니다. 부품 크기에 따라 오일 담금질(중간 급냉도) 또는 공랭을 적용합니다.
• 소려: 용도에 맞게 기계적 특성(강도/인성 균형)을 조정합니다. 고객 사양에 따라 단일 또는 이중 소려가 수행됩니다. 오스테나이트화 후 잔류 오스테나이트 함량이 낮아 단일/이중 소려 모두 가능합니다.
  • QT900 권장 이중 소려: 640°C/4h/공랭 + 610°C/4h/공랭
  • QT900 권장 단일 소려: 650°C/4h/공랭

연화/풀림: 완전 풀림은 긴 냉각 시간 때문에 비현실적입니다. 대신 다음 준풀림 절차를 사용합니다:

• 구상화 탄화물 생성을 위해 비교적 낮은 온도(약 800°C, 2시간 유지)에서 오스테나이트화 후 600°C까지 로 냉각, 이후 공랭
• 고온 소려: 680~700°C에서 4시간 유지 후 공랭

열간 가공

단조에 적합합니다. 850°C까지 천천히 가열한 후 1150~1180°C로 빠르게 가열하여 1180°C~950°C 사이에서 단조합니다. 단조 후 200°C 응력 제거 열처리, 750~850°C 연화, 또는 경화 및 소려를 수행해야 합니다.

제품 형태 및 치수

제품	형상	표면 마감	공차	치수 (mm)
봉강	원형	열간 압연 산세	k13-k12	22-115
		선삭
		정밀 선삭/박피 연마	h11-h10 / h9	22-115
		센터리스 연마	h9-h8-h7	5-115
		냉간 인발	h9	5-21

용접

적절한 예방 조치를 취하면 소려, 경화, 연화 상태 모두에서 대부분의 아크 용접 및 저항 용접이 가능합니다.

• 용접 후 냉간 균열 방지를 위해 200~300°C로 예열하고, 패스 간 온도를 최소 200°C 이상 유지해야 합니다.
• 용접 후 650°C에서 소려 열처리가 필요합니다.
• 필러 메탈이 필요한 경우, UGI 4057 AIR과 유사한 조성의 필러 와이어를 권장합니다(특히 용접 금속의 기계적 특성이 모재와 같아야 할 때). 그렇지 않으면 AWS E/ER310 오스테나이트계 와이어를 사용할 수 있습니다.
• MIG 용접 시 Ar + 1~3% CO₂ 또는 O₂ 차폐 가스 권장, H₂ 함유 가스는 사용 금지
• 피복 아크 용접봉은 용접 전 오븐 건조 필수