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UGIMA® 4509 어닐링 – 탁월한 가공성 및 내식성

개요

UGIMA® 4509는 약 18% 크롬을 함유하고 니오븀과 티타늄으로 안정화된 가공성이 향상된 페라이트계 스테인리스강입니다.

우수한 내식성 외에도 이 강종은 기계 가공, 냉간 헤딩, 용접 등 다양한 가공 방식에 매우 적합합니다. 이 UGIMA® 버전의 4509는 표준 4509에 비해 공구 마모가 느리고 칩 분절성이 향상되어 가공 생산성을 크게 높일 수 있습니다. 니오븀 안정화는 용접 중 감작 위험을 제거하며, 티타늄은 용접부의 입자 크기를 제한합니다.

우수한 냉간 헤딩 특성을 가집니다.

일부 용도에서는 1.4307 또는 1.4305와 같은 특정 오스테나이트계 강종을 경제적으로 대체할 수 있습니다. 페라이트 조직은 우수한 강자성 특성, 우수한 산화 저항성(특히 열 사이클에 대해), 탄소강과 유사한 팽창 계수를 보장합니다.

UGIMA® 4509의 납품 상태 조직은 완전히 페라이트입니다. 주요 석출물은 Nb-탄질화물, Ti-질화물, Ti-황화물 또는 Ti-탄화황화물입니다.

물리적 특성

일반 특성

특성 값
밀도 7.7 g/cm³

기계적 특성

특성 온도 값 비고
탄성 계수 20°C 220 GPa
100°C 215 GPa
200°C 210 GPa
300°C 205 GPa
400°C 195 GPa
신율 18% 최소값
브리넬 경도 200.0 최대값
인장 강도 420.0~620.0 MPa

열적 특성

특성 값 비고
열팽창 계수 10.0×10⁻⁶ 1/K 20~100°C, 20~200°C
10.5×10⁻⁶ 1/K 20~300°C, 20~400°C
비열 용량 460 J/(kg·K)
열전도율 25 W/(m·K)

전기적 특성

특성 값
전기 저항률 6.0×10⁻⁷ Ω·m

화학적 조성

원소 함량 비고
탄소 0.03% 최대값
크롬 17.5~18.5%
망간 1.0% 최대값
니오븀 0.70% 최대값, 최소값: 0.30+(3×C%)
질소 0.03% 최대값
인 0.03% 최대값
규소 1.0% 최대값
황 0.015% 최대값
티타늄 0.1~0.30%

기술적 특성

특성 세부 사항
적용 분야
  • 에너지, 공정 (솔레노이드 밸브)
  • 자동차: 람다 센서 지지대, 인젝터, 솔레노이드 밸브, 자기 응용 (솔레노이드)

사용 제한: 극저온 응용 (충분한 인성 부족), 비자성 특성이 요구되는 응용

냉간 성형 UGIMA® 4509는 일반적인 냉간 가공 공정에 쉽게 적용 가능: 냉간 인발, 성형, 단조, 냉간 헤딩 등. 적당히 가공 경화되어 공구에 가해지는 힘이 적습니다.
내식성

공동 부식: 공동 전위를 테스트하여 평가. mV/SCE가 높을수록 공동 부식 저항성이 큼. 중성, 약염소화 pH 환경(염화나트륨 0.02 mol/L, 상수도, 23°C) 선택. 다음 표는 횡방향으로 선삭한 시편에서 측정한 공동 전위 값:

UGIMA® 4509의 공동 부식 저항 거동은 UGI 4509와 유사함.

강종 공동 전위 (mV/SCE) 표준 편차
UGI 4509 484 3
UGIMA® 4509 447 8
UGIMA® 4511 360 20

ISO 9227 중성 염수 분무 시험: 스테인리스강에서 이 시험은 표면 상태(스크래치 유무 등)에 크게 의존하지만, 기계적 연마(SIC 1200 페이퍼) 후 종방향으로 15mm 직경 봉재로 수행. UGIMA® 4509와 UGI 4509 모두 500시간 후 표면의 90%가 공동 부식 없음. UGIMA® 4509의 염수 분무 저항성도 UGI 4509와 동일.

고온 산화 저항성: 900°C에서 20분 유지, 공냉 300 사이클의 순환 산화 시험 수행. 다음 표는 형성된 산화층 두께(미세하고 밀착성 양호)가 UGIMA® 4509와 UGI 4509에서 유사함을 보여줌.

강종 300 사이클 × 20분 @ 900°C 후 산화층 두께 (mg/cm²)
UGI® 4509 1.9
UGIMA® 4509 1.7
UGIMA® 4511 1.2
일반 가공성

표준 1.4509 대비 UGIMA® 4509는 공구 마모가 느리고, 특히 동일 절삭 조건에서 칩 분절성이 향상되어 가공 생산성이 크게 증가.

선삭: 표준 VB15/0.15 건식 테스트를 NC 선반에서 수행하고 칩 분절 영역(CBZ) 결정. 동일 공구 마모 조건에서 UGIMA® 4509가 표준 1.4509 대비 약 6% 생산성 향상 가능, 칩 분절성 개선으로 칩 볼 형성에 의한 기계 정지 및 공구 파손, 가공면 스크래치 위험 감소.

작업 공구 1.4509 표준 UGIMA® 4509
선삭 VB15/0.15 (ap=1.5mm, f=0.25mm/rev) SECO TM2000 CNMG 120408 – MF4 Vc = 390 m/min Vc = 415 m/min
선삭 CBZ (Vc=150 m/min) SECO TM2000 CNMG 120408 – MF4 56개 조건 중 38개 정상 칩 분절 56개 조건 중 43개 정상 칩 분절

(1) VB15/0.15: 실제 가공 15분 후 0.15mm 측면 마모 발생 절삭 속도; (2) CBZ: 이송(0.1~0.4mm/rev, 0.05 증분) 및 절삭 깊이(0.5~4mm, 0.5 증분)를 일정 절삭 속도에서 변화시켜 7×8=56개 조건 중 정상 칩 분절 조건 수 결정.

나사 가공: TORNOS SIGMA 32 자동 선반에서 UGIMA® 4509와 표준 1.4509 비교 테스트 수행. 각 강종별로 다양한 작업의 최적 절삭 조건을 정의하여 공구 교체 없이 1000개 부품 생산 테스트.

선삭 (황삭 및 정삭): 다음 표는 작업(황삭/정삭) 및 공구별로 공구 교체 없이 1000개 부품 생산 가능한 절삭 조건. 표준 VB15/0.25 테스트 결과 추가. 세 가지 선삭 작업 모두 UGIMA® 4509가 표준 1.4509 대비 최대 30% 생산성 향상 가능.

작업 공구 표준 1.4509 UGIMA® 4509
황삭 선삭 (ap=2mm, f=0.30mm/rev) SECO TM2000 CCMT09T308-F2 Vc = 150 m/min Vc = 195 m/min
정삭 선삭 (ap=0.5mm, f=0.10mm/rev) SECO TM2000 CCMT09T304-F1 Vc = 275 m/min Vc = 275 m/min
선삭 VB15/0.25 (ap=1.5mm, f=0.25mm/rev) SECO TM2000 CCMT09T308-F2 Vc = 220 m/min Vc = 265 m/min

(1) f=0.3mm/rev에서 표준 1.4509 칩 분절 불량으로 기계 정지 다수 발생; f=0.35mm/rev, Vc=130m/min에서 1000개 생산 가능하나 조도 Ra 3.2µm 초과. (2) 제한된 공구 마모로 1000개 부품에서 Ra < 1.6µm 보장 조건. (3) TORNOS SIGMA 32 최대 절삭 속도로 두 강종 간 차이 없음. (4) VB15/0.25: 실제 가공 15분 후 0.25mm 측면 마모 발생 절삭 속도. (5) 표준 1.4509에서 과도한 공구 마모로 표면 조도 불량.

절단: 다음 표는 횡절단 작업에서 공구 교체 없이 1000개 부품 생산 가능한 절삭 조건. 절단 작업에서 UGIMA® 4509가 표준 1.4509 대비 80% 이상 생산성 향상.

작업 공구 표준 1.4509 UGIMA® 4509
횡절단 SANDVIK QD-NG-0300-0001-CF 1105 Vc = 100 m/min, f = 0.07 mm/rev Vc = 130 m/min, f = 0.10 mm/rev
열처리 연화: 냉간 변형 후 연성 회복을 위해 UGIMA® 4509를 750~900°C에서 처리 후 공랭.
열간 성형 UGIMA® 4509는 완전 페라이트 조직으로 모든 온도에서 우수한 단조성 보유. 800°C~1150°C 사이에서 단조 또는 압연으로 열간 성형 가능. 가열 온도는 1150°C를 초과하지 않아야 과도한 입자 성장을 방지할 수 있음.
기타

공급 가능 제품:

제품 형상 마감 공차 치수
봉재 원형 압연 탈피 k13 – k12 Ø 22~71
선삭 10 + 11 Ø 22~70
연마 7+8+9+옵션 Ø 2~70
인발 9 Ø 2~30
흑피 ±1% Ø Ø 23~73

기타 제품: 공급업체 문의

용접

니오븀과 티타늄의 이중 안정화 덕분에 UGIMA® 4509는 표준 1.4509와 동일한 방식으로 대부분의 아크 용접 공정(MIG/TIG, 충전재 유무 무관, 피복 아크, 플라즈마 등), 레이저, 저항(스팟/심), 마찰, 전자빔 용접 등으로 용접 가능. 용접 전후 열처리는 페라이트 입자 성장을 방지하기 위해 수행하지 않아야 함.

용접 충전재 사용 시, 균질한(안정화된 페라이트) 충전재인 EXHAUST® F1(18LNb) 권장. 용접 금속부(WZ) 및 열영향부(HAZ)가 100% 균질 페라이트 조직이 되도록 함. 두꺼운 용접(≥3mm)에는 ER308L(Si)(1.4316) 같은 오스테나이트계 충전재 선호, WZ의 과도한 입자 성장에 의한 약화 위험 제거 목적. MIG/TIG에서 실드 가스는 수소나 질소 포함하지 않아야 함. MIG: Ar(+He 가능)+1~3% O₂ 또는 CO₂. TIG: Ar(+He 가능).

금속

  1. PtW10 연질 소둔 백금-텅스텐 합금(+A): 프리미엄 접점 재료
  2. 연질 소둔 이리듐(Ir) - 고순도, 내열성 백금족 금속
  3. PdAg40 연질 소둔 팔라듐-은 합금: 향상된 내구성 및 내식성
  4. PdAg50 연질 소둔 합금(+A): 통신 및 제어 시스템용 내구성 접점 재료
  5. PdAg70 합금 – 연질 소둔(A): 통신 및 제어용 프리미엄 접점 재료
  6. PdCo40W20 연질 소둔 합금: 우수한 내식성 및 내마모성
  7. PdW10 연질 소둔 합금(+A) – 내구성 우수한 접점 재료
  8. AgCu10 연질 어닐링 합금 (+A): 고전류 스위치용 연성 가공성 구리-은 복합재
  9. AgCu20 연질 어닐링 합금 (+A) – 고성능 스위칭 소재
  10. PtRh10 연질 소둔 합금 (+A) – 고온 실험실 장비용 프리미엄 소재