UGI® 4313 +A: 고성능 저탄소 니켈 합금 마르텐사이트계 스테인리스강

개요

UGI® 4313은 저탄소 니켈 합금 마르텐사이트계 스테인리스강으로, 높은 기계적 특성, 우수한 충격 강도, 기존 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강보다 뛰어난 내식성을 겸비합니다. -60°C~+300°C 온도 범위에서 사용 가능합니다.

열처리 상태(소입+템퍼링)에서 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트로 구성되며, 미량의 페라이트와 잔류 오스테나이트를 포함할 수 있습니다. 템퍼링 온도에 따라 최대 약 15%의 잔류 오스테나이트를 가질 수 있습니다.

야금 상태와 관계없이 강자성(자석에 끌림)을 띠나, 투자율, 보자력, 잔류 자화, 포화 분극 등 자기 특성은 열처리 조건에 따라 달라집니다. 기계적 강도, 내식성, 자성의 균형이 요구되는 용도(예: 자동차 연료 인젝터)에 적합한 후보 소재입니다.

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	170 GPa	-
탄성 계수	300 °C	175 GPa	-
인장 강도	-	1100 MPa	최대, 직경 ≤160mm

열적 물성

특성	값	비고
열팽창 계수	1.05×10⁻⁵ 1/K	20~100°C
열팽창 계수	1.09×10⁻⁵ 1/K	20~200°C
열팽창 계수	1.13×10⁻⁵ 1/K	20~300°C
열팽창 계수	1.16×10⁻⁵ 1/K	20~400°C
비열 용량	430 J/(kg·K)	-

전기적 물성

특성	값
전기 저항률	6.0×10⁻⁷ Ω·m

화학적 조성

원소	함량	비고
탄소 (C)	0.05%	최대
크롬 (Cr)	12.0~14.0%	-
망간 (Mn)	1.5%	최대
몰리브덴 (Mo)	0.3~0.7%	-
니켈 (Ni)	3.5~4.5%	-
질소 (N)	0.02%	최대
인 (P)	0.04%	최대
실리콘 (Si)	0.7%	최대
황 (S)	0.015%	최대

기술적 특성

적용 분야

• 화학·석유화학 산업용 커플링, 펌프, 밸브, 압축기
• 항공우주, 자동차, 엔진 용도(특히 인젝션)
• 발전 터빈용 부품
• 의료 기기
• 건축, 구조물
• 군수 및 방위 산업

냉간 성형

와이어 인발, 성형 등 통상적인 냉간 가공 공법으로 가공 가능합니다.

내식성

국부 점식 부식: PREN(=%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N) 지수로 평가 시 평균 PREN 15로, AISI 420계(1.4034, PREN 약 13.5)보다 우수하나 AISI 431계(1.4057, PREN 약 17)보다는 낮습니다.

염화물 이온 100ppm 미만의 중등도 공격 환경에서 내식성이 양호하며, 전기연마 등 저조도 표면 상태에서 향상됩니다.

절삭 가공성

어닐링 상태(A)와 소입템퍼링 상태(QT) 모두 가공 가능합니다.

• 어닐링 상태(A): 기계적 특성이 낮아 칩이 공구에 달라붙기 쉬워 공구 마모 촉진 및 가공 후 표면 상태 악화 우려
• 소입템퍼링 상태(QT): 기계적 특성이 높을수록 공구 마모 빠름. QT700 조건이 4개 조건 중 절삭성 최상

UGI® 4418계 니켈 함유 마르텐사이트강과 유사한 절삭성을 가지며, 기술 지원 부서에 문의 가능합니다.

열처리

어닐링: 마르텐사이트 변태 후 600~650°C에서 공냉 또는 노냉.

소입: 900~1150°C 온도 유지 후 공냉 또는 유냉.

템퍼링: 소입 후 요구 기계적 특성에 따라 온도 선택. EN 10088-3 권장:

• +QT700: 650~700°C 및 600~620°C 이중 템퍼링
• +QT780: 550~620°C 단일 템퍼링
• +QT900: 520~580°C 단일 템퍼링

열간 성형

1150~1200°C 가열 권장. 열간 단조는 1200~900°C 범위에서 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)
산세 압연 바	원형	-	12~13	22~115
인발·선삭·연마 냉간가공 바	원형	-	6~11	2~115
와이어 로드	원형	산세	-	5~32

기타 옵션은 공급업체 문의.

용접

아크 용접(GMAW, GTAW, SMAW 등) 및 스폿, 심, 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 인성 확보. 냉간 균열에 비교적 둔감하여 예열 일반적으로 불필요(후육부나 응력 집중 형상은 100~200°C 예열 권장).

충전재 선정:

• WM이 UGI® 4313 기계적 특성 불필요 시: 오스테나이트계(UGIWELD™ 316LM) 사용, 용접 후 열처리 일반적으로 불필요
• WM이 동일 기계적 특성 필요 시: 동질 충전재 사용, 용접 후 540~580°C 템퍼링 열처리 권장
• MIG 동질 충전재 시: 약산화성 실드 가스(Ar + 1~2% CO₂) 사용하여 WM 내 산소 과다 방지, 우수한 충격 강도 확보