UGI 4418 AIR 스테인리스강 – 고강도 극저온용 항공우주 소재

개요

UGI 4418 AIR은 니켈이 첨가된 저탄소 초마르텐사이트계 스테인리스강으로, 항공우주 시장을 위해 특별히 설계되었습니다. 고강도 기계적 특성과 우수한 인성, 기존 고탄소 Fe-Cr-C 마르텐사이트강보다 현저히 우수한 내식성을 겸비하며, 극저온 특성이 탁월합니다.

소입 및 템퍼링 상태에서 미세 조직은 주로 템퍼드 마르텐사이트로 구성되며, 직경과 열처리 조건에 따라 미량의 페라이트(5% 미만)와 잔류 오스테나이트를 포함할 수 있습니다.

미세 청정도 보증 (ASTM E45/Method A 기준)

강종	Epit (mV/ECS) ± 20 mV
1.4006 (AISI 410)	185
1.4307 (AISI 304L, S=0.02%)	400
1.4542 (17-4-PH AISI 630)	380
1.4418 (UGI 4418 AIR)	375

전기 슬래그 재용해(ESR) 버전도 공급 가능하며, 자성이 있습니다(자화 가능).

주요 특성

일반 물성

특성	값
밀도	7.7 g/cm³

기계적 물성

특성	온도	값	비고
탄성 계수	20 °C	200 GPa	-
탄성 계수	100 °C	195 GPa	-
탄성 계수	200 °C	185 GPa	-
탄성 계수	300 °C	175 GPa	-
탄성 계수	400 °C	170 GPa	-
경도, 브리넬	-	293	최대, 직경 ≤200mm

열적 물성

특성	값	비고
열팽창 계수	1.03×10⁻⁵ 1/K	20~100°C
열팽창 계수	1.08×10⁻⁵ 1/K	20~200°C
열팽창 계수	1.12×10⁻⁵ 1/K	20~300°C
열팽창 계수	1.16×10⁻⁵ 1/K	20~400°C
비열 용량	430 J/(kg·K)	-
열전도율	15 W/(m·K)	-

전기적 물성

특성	값
전기 저항률	8×10⁻⁷ Ω·m

화학적 조성

원소	함량	비고
탄소 (C)	0.06%	최대
크롬 (Cr)	15.0~17.0%	-
구리 (Cu)	0.5%	최대
망간 (Mn)	1.5%	최대
몰리브덴 (Mo)	0.8~1.2%	-
니켈 (Ni)	4.0~5.0%	-
질소 (N)	0.02%	최소
인 (P)	0.03%	최대
실리콘 (Si)	0.6%	최대
황 (S)	0.005%	최대

기술적 특성

적용 분야

• 패스너
• 회전 부품
• 피팅 및 커넥터
• 브레이크 피스톤
• 구조 부품
• 샤프트 및 핀
• 탱크

냉간 성형

바 인발, 와이어 인발, 성형, 프로파일링 등 통상적인 냉간 가공 공정 적용 가능합니다. 높은 기계적 특성으로 인해 특별한 주의가 필요하며, 냉간 가공 중 또는 후에 소입을 통해 연화시킬 수 있습니다. 큰 변형의 경우 완전한 소입 및 템퍼링 공정을 권장합니다.

내식성

높은 Ni, Cr, Mo 함량과 저탄소로 우수한 내식성을 가집니다.

국부 부식 - 점식 부식: ISO 15158-2014에 따라 0.02M NaCl, 23°C에서 측정. 13% Cr 마르텐사이트(1.4006)보다 월등히 우수하며, 1.4542 및 1.4307(S=0.02%)과 유사한 수준입니다(Pitting potential: 1.4006=185, 1.4307=400, 1.4542=380, UGI 4418 AIR=375 mV/ECS).

입계 부식: 조직과 조성상 입계 부식에 둔감합니다.

열처리

연화 어닐링: 화학적 조성으로 인해 변태점(Ac1)이 매우 낮아 연화가 어렵습니다. 일반적으로 600~650°C에서 수행.

소입: 1010~1060°C에서 오스테나이트화 후 유냉(소단면은 공냉). 소입 후 실온 복귀 즉시 템퍼링하여 소입 균열 위험 최소화.

템퍼링: 요구 기계적 특성에 따라 온도 조절.

• QT 900 레벨: 550~620°C 템퍼링
• QT 1100 및 QT 1150 레벨: 375~405°C 템퍼링

일반적으로 2~4시간 유지 후 공냉 또는 유냉. 이중 템퍼링으로 추가 연화 가능. 400~450°C 구간은 금속 취화를 유발하므로 피해야 함.

열간 성형

가열 온도 1150~1200°C 권장. 열간 단조는 1200~900°C에서 수행 후 공냉. 1.4301 오스테나이트계와 유사한 단조 거동. 열간 가공 후 완전 열처리(오스테나이트화/소입+템퍼링) 권장.

공급 형태

제품	형상	마감	공차	치수 (mm)
바	원형	열간압연 산세	K13-K12	22~115
		선삭	h11-h10	22~115
		선삭 연마	h11-h10, h9	22~115, 22~55
		연마	h9-h8-h7	5~115
		인발	h9	5~30

기타 제품은 공급업체 문의.

용접

전기 아크 용접(GMAW, GTAW, SMAW 등) 및 스폿/심 용접, 레이저 등 대부분 공정 적용 가능. 저탄소와 Ni 함량으로 일반 마르텐사이트계보다 용접 용이.

저탄소 마르텐사이트와 미세 분산 잔류 오스테나이트로 용접 열영향부(HAZ)가 용접 후 상태에서 우수한 인성을 가짐. 냉간 균열 감수성이 낮아 예열 일반적으로 불필요(단, 후육부나 응력 집중 형상은 100~120°C 예열 권장).

충전재 선정:

• 용접 금속(WM)이 UGI 4418 AIR 기계적 특성 불필요 시: 오스테나이트계(A316LM, A316LT) 사용, 용접 후 열처리 일반적으로 불필요
• WM이 동일 기계적 특성 필요 시: 동질 충전재(예: "16 5 1") 사용, 용접 후 580~600°C 열처리 권장
• GMAW 동질 충전재 시: 약간 산화성 실드 가스(Ar + 1~2% CO₂) 사용하여 WM 내 산소 과다 방지, 우수한 충격 특성 확보