UGIMA® 4541 가공경화 스테인리스강 – 우수한 내식성 및 가공 성능

개요

UGIMA® 4541의 주요 특징은 입계 부식에 대한 저항성입니다. 티타늄을 안정화 원소로 사용하여 고온 사용 시 크롬 탄화물의 생성을 방지합니다. 이 스테인리스강의 기계적 특성은 1.4307 등급보다 우수합니다.

UGIMA® 4541은 가공 및 봉재 선삭용으로 특별히 설계되어 이러한 작업에서 생산성을 향상시킵니다. 우수한 산화 및 내식성과 양호한 크리프 특성을 가지며, 연속 또는 순환 운전 온도(400~850°C)에서 내열성이 요구되는 용도에 특히 권장됩니다.

물성

일반 특성

특성	값
밀도	7.9 g/cm³

기계적 특성

특성	온도	값	비고
탄성 계수	20 °C	200 GPa
	100 °C	194 GPa
	200 °C	186 GPa
	300 °C	180 GPa
	400 °C	172 GPa
	500 °C	165 GPa
신율		25.0~30.0 %	최소값, 치수에 따라 다름
인장 강도		500.0~950.0 MPa	최소값, 치수에 따라 다름

열적 특성

특성	값	비고
열팽창 계수	0.000016 1/K	20~100°C
	0.0000165 1/K	20~200°C
	0.000017 1/K	20~300°C
	0.0000175 1/K	20~400°C
	0.000018 1/K	20~500°C
비열 용량	500 J/(kg·K)
열전도율	15 W/(m·K)

전기적 특성

특성	값
전기 저항률	7.3e-07 Ω·m

화학 조성

원소	함량	비고
탄소	0.08	최대
크롬	17.0~19.0 %
망간	2.0	최대
몰리브덴	0.5	최대
니켈	9.0~12.0 %
인	0.045	최대
규소	1.0	최대
황	0.03	최대
티타늄	0.70	최대, 최소: 5×(C+N)

기술적 특성

적용 분야

• 자동차: 터보차저, 배기 매니폴드, 센서 지지대
• 항공: 터보프롭 엔진, 제트 엔진
• 공정, 화학 및 석유 산업: 피팅 및 신축 이음매, 고온 장비 부품, 용광로, 열교환기

내식성

자연 환경(음용수, 시골 및 도시 환경)과 식품 가공 및 농식품 환경에서 우수한 내식성을 보입니다(단, 백포도주, 겨자 등 일부 특정 경우는 유보).

용접 후에도 입계 부식에 강하며, ASTM A262 Practice E 표준 시험을 준수합니다.

질산 등 광물산 및 유기산에서 사용 가능합니다. 다만 인산, 황산 등 다른 산에서의 사용 시 주의가 필요합니다.

염수 분무 시험(ISO 9227 표준)도 가능합니다. 부식 흔적이 나타나는 정확한 시간은 소재 성분뿐만 아니라 부품 형상, 표면 마감(거칠기, 가공 스크래치), 오염 유무(철분, 절삭유 등)에 따라 달라지므로 정확한 수치 제공은 어렵습니다. 완제품은 실험실에서 시험할 수 있습니다.

고온 화학적 내성이 우수하며, 예상 연속 사용 한계 온도는 다음과 같습니다(정확한 한계 온도는 분위기 특성, 기계적/열적 응력의 진폭 및 빈도를 고려해야 함):

분위기	한계 온도
산화성 분위기	850°C
산화성 황 분위기	750°C

가공성

선삭: UGIMA® 4541은 공구 마모를 줄일 뿐만 아니라(우측 그래프 참조: 선삭 생산성 향상 가능성), 칩 분해성도 향상시킵니다(우측 그래프 참조: 선삭 시 파쇄 칩이 생성되는 절삭 조건 수).

봉재 선삭: 표준 1.4541과 비교하기 위해 TORNOS SIGMA 32 자동선반에서 시험을 수행했습니다. 각 등급별로 공구 교체 없이 예를 들어 1,000개 부품을 제작하는 최적 절삭 조건을 정의했습니다. 아래 표는 작업 및 공구 유형에 따라 각 등급에서 공구 교체 없이 1,000개 부품을 생산할 수 있는 절삭 조건을 보여줍니다. 10%를 초과하는 생산성 향상이 확인되었습니다.

작업	공구	UGI 4541	UGIMA® 4541
황삭 선삭	SECO TM2000 CCMT 09T308-F2	Vc = 170 m/min ap = 2 mm; f = 0.30 mm/rev	Vc = 190 m/min ap = 2 mm; f = 0.30 mm/rev
정삭 선삭	SECO TM2000 CCMT 09T304-F1	Vc = 240 m/min ap = 0.5 mm; f = 0.10 mm/rev	Vc = 250 m/min ap = 0.5 mm; f = 0.10 mm/rev
축 방향 드릴링	GÜHRING RT100F 6 mm – DK460UF	Vc = 70 m/min f = 0.10 mm/rev	Vc = 80 m/min f = 0.10 mm/rev
	ISCAR IC908 9.9 mm – ICM099	Vc = 120 m/min f = 0.15 mm/rev	Vc = 130 m/min f = 0.15 mm/rev
횡단 절단	SANDVIK 2135 N132E2-0300-0002-CM	Vc = 60 m/min f = 0.06/0.03 mm/rev	Vc = 60 m/min f = 0.06/0.03 mm/rev

열처리

어닐링: UGIMA® 4541 열처리는 1000~1100°C의 고온을 유지한 후 공냉 또는 수냉하는 과정입니다. 이 어닐링 처리는 모든 경화 흔적을 제거하면서 강철에 최저 수준의 기계적 특성을 부여합니다.

열간 성형

UGIMA® 4541은 950~1250°C 사이에서 특별한 예방 조치 없이 단조할 수 있습니다. 모든 오스테나이트계 스테인리스강과 마찬가지로 금속 변형에 필요한 힘은 높습니다(탄소강보다 훨씬 높음). 부품은 공냉 또는 수냉할 수 있습니다.

제품 형태

제품	형상	공차	치수 (mm)
열간 압연 및 탈피 봉재	원형	12~13	22~130
냉간 인발, 선삭, 연마 봉재	원형	6~11	2~130
인발 봉재	육각형	11	3~60

기타 옵션: 공급업체 문의

표면 처리

오스테나이트계 등급에 일반적으로 적용되는 조건이 UGIMA® 4541에도 적용됩니다.

용접

UGIMA® 4541은 모든 아크 용접 공정(MIG, TIG(충전재 유무 무관), 피복 아크 용접, 서브머지드 아크 용접 등), 저항 용접(스팟 또는 심), 마찰 용접, 전자빔 용접, 레이저 용접이 가능합니다.

적절한 분석적 균형 덕분에 UGI 4541보다 약간 높은 황 함량에도 불구하고, UGIMA® 4541은 아크 및 레이저 용접 시 열 균열 위험이 증가하지 않습니다.

MIG 용접 시 Ar(및 경우에 따라 He) 기반 보호 가스에 2~3% CO₂ 또는 O₂를 포함하여 아크 안정화를 용이하게 해야 하며, TIG 용접 시 충전 가스는 순수 Ar(및 경우에 따라 He)여야 합니다. 필요시 H₂와 N₂를 보호 가스에 첨가할 수 있습니다.

충전재를 사용하는 경우, 특히 고온에서 사용되는 용접에는 ER347 와이어를 권장합니다.