UGI 4057 AIR – 고내식성 프리미엄 마르텐사이트계 스테인리스강

개요

UGI 4057 AIR은 니켈이 첨가된 마르텐사이트계 스테인리스강입니다. 15% 크롬 함량으로 AISI 410이나 420 같은 일반적인 마르텐사이트계 스테인리스강보다 높은 내식성을 보장합니다. UGI 4057 AIR의 합금 원소(Cr, Ni, C) 균형은 오스테나이트화 후 거의 완전한 마르텐사이트 조직(잔류 오스테나이트와 델타 페라이트 제한적)을 얻어 최대 강도를 발휘하도록 신중하게 선택되었습니다. 이 강종은 담금질 및 템퍼링 조건에서 주로 사용되며, 템퍼링 온도에 따라 다양한 기계적 특성을 제공합니다.

담금질 및 템퍼링 조건에서 미세조직은 미세한 크롬 탄화물을 가진 완전한 마르텐사이트입니다. 델타 페라이트는 열간 압연과 오스테나이트화로 거의 완전히 제거됩니다(델타 페라이트 분율 <5% 보장). UGI 4057 AIR에는 ASTM E45/A에 따른 다음과 같은 미세 청정도가 보장됩니다. 향상된 미세 청정도가 필요한 용도에는 ESR 정제 버전도 제공됩니다.

미세 청정도 보장 등급 (ASTM E45/A)

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

향상된 미세 청정도가 필요한 용도에는 UGI 4057 AIR의 ESR 정제 버전도 제공됩니다.

UGI 4057 AIR은 실온에서 727°C(퀴리 전이 온도)까지 강자성체입니다. 자기적 특성은 반경질이며, 템퍼링에 의해 크게 변화합니다. 템퍼링에 따른 변화는 데이터시트 그림 부분의 그래프에 나와 있습니다.

물성

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	7.6 g/cm³

기계적 특성

특성	온도	값	비고
샤르피 충격 에너지, V-노치		25 J	최소
탄성 계수	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
신율		14 %	최소, 직경 ≤ 100mm
브리넬 경도		235.0~285.0
인장 강도		800.0~950.0 MPa	직경 ≤ 100mm

열적 특성

특성	값	비고
열팽창 계수	0.0000106 1/K	20~100°C
	0.0000112 1/K	20~200°C
	0.0000117 1/K	20~300°C
	0.0000121 1/K	20~400°C
비열 용량	460 J/(kg·K)
열전도율	25 W/(m·K)

전기적 특성

특성	값
전기 저항률	7e-07 Ω·m

화학 조성

원소	함량	비고
탄소	0.12~0.2 %
크롬	15.0~17.0 %
구리	0.5	최대
망간	1.0	최대
몰리브덴	0.30	최대
니켈	2.0~3.0 %
인	0.025	최대
규소	1.0	최대
황	0.005	최대

기술적 특성

적용 분야

UGI 4057 AIR은 우수한 내식성이 설계에 중요한 고응력 부품에 자주 사용됩니다. 항공기 피팅, 펌프 샤프트, 밸브 부품 등이 대표적입니다. 또한 압력 용기에 관한 EN10272 요구사항도 충족합니다.

내식성

이 합금은 양호한 대기 내식성을 가지며, 마르텐사이트계 강종 중에서는 구조적으로 경화된 UGIMA® 4542 다음으로 가장 우수한 내식성을 보입니다(마르텐사이트계 중). 특정 석유 및 유기 제품에도 내성이 있습니다.

환경	거동/사용
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 부식성 분위기의 조성(염화물 농도, 산화제 유무, 온도, pH, 교반 여부 등) 및 소재 준비 상태(금속 입자가 없는 표면, 표면 마감(경화, 연마 등))와 관련된 여러 요인에 따라 달라집니다. 염화나트륨 안개 시험(ISO 9227) 등 특정 시험 시 주의가 필요합니다. 예를 들어 시료에 마킹 라벨을 부착하지 않아야 합니다(부식 확산으로 시험 내구 시간 단축 우려).

열처리

UGI 4057 AIR의 열처리는 두 단계로 구성됩니다:

• 오스테나이트화: 탄소를 고용시켜 과포화 마르텐사이트를 얻기 위한 과정. 950~1030°C 범위에서 최소 30분 유지. 냉각은 입계 석출(인성 저해 방지)을 피할 만큼 충분히 빨라야 하지만, 담금질 균열을 피하기 위해 너무 빠르면 안 됩니다. 부품 크기에 따라 오일 담금질(중간 급랭도) 또는 공랭을 적용합니다.
• 템퍼링: 용도별 기계적 특성(강도/인성 타협) 조정을 위한 과정. 고객 사양에 따라 단일 또는 이중 템퍼링을 수행할 수 있습니다. 오스테나이트화 후 잔류 오스테나이트 함량이 낮아 UGI 4057 AIR은 단일/이중 처리 모두 가능합니다. QT900의 권장 템퍼링 경로는 다음과 같습니다:
  • 640°C / 4시간 / 공랭 + 610°C / 4시간 / 공랭 (이중 템퍼링)
  • 650°C / 4시간 / 공랭 (단일 템퍼링)

어닐링/연화: 완전 어닐링은 긴 냉각 시간 때문에 비현실적입니다. 대신 다음 준어닐링 절차를 사용할 수 있습니다:

• 구상화 탄화물 형성을 위해 비교적 낮은 온도에서 오스테나이트화(일반적으로 800°C, 2시간 유지) 후 600°C까지 노 냉각, 그 이하에서 공랭
• 680~700°C에서 4시간 고온 템퍼링 후 공랭

열간 성형

UGI 4057 AIR은 단조에 적합합니다. 850°C까지 천천히 가열한 후 1150~1180°C로 더 빠르게 가열하여 1180~950°C 사이에서 단조합니다. 단조 후에는 200°C에서 응력 제거 열처리, 750~850°C에서 연화, 또는 경화 및 템퍼링을 수행해야 합니다.

제품 형태

제품	단면	표면 마감	공차	치수 (mm)
봉재	원형	열간 압연 탈피	k13-k12	22-115
		선삭
		평활 선삭 필링 및 연마	h11-h10 h9	22-115
		센터리스 연마	h9-h8-h7	5-115
		냉간 인발	h9	5-21

용접

일정한 예방 조치를 취하면, UGI 4057 AIR은 템퍼링, 경화, 연화 상태에서 대부분의 아크 용접 또는 저항 용접 기법을 적용할 수 있습니다.

용접 후 냉 균열 위험을 방지하기 위해 UGI 4057 AIR은 200~300°C로 예열하고 패스 간 온도를 최소 200°C로 유지해야 합니다. 용접 후 650°C에서 템퍼링 열처리도 필요합니다.

충전재가 필요한 경우, UGI 4057 AIR과 유사한 조성의 충전 와이어를 권장합니다. 특히 용접 금속의 기계적 특성이 모재와 같아야 할 때 중요합니다. 그렇지 않은 경우 AWS E/ER310 오스테나이트계 와이어를 사용할 수 있습니다.

MIG 용접 시 Ar + 1~3% CO₂ 또는 O₂ 보호 가스를 권장합니다. 수소 함유 가스는 사용하지 마십시오. 피복 전극은 용접 전 오븐에서 건조해야 합니다.