UGI® 4542: 고강도·고인성 마르텐사이트계 스테인리스강, 우수한 내식성 겸비

개요

UGI® 4542는 고강도, 고인성, 양호한 내식성이 동시에 요구되는 부품에 사용되는 PH(석출경화형) 마르텐사이트계 스테인리스강입니다. 이 강종은 오스테나이트계 스테인리스강인 1.4301/1.4307(304/304L)과 동등한 수준의 우수한 내식성을 제공하면서도, 열처리 조건에 따라 다양한 기계적 특성을 구현할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다.

야금학적 상태에 따른 성능 차이로 인장강도와 충격강도 모두 높은 수준이 요구되는 용도에 대응할 수 있습니다. 미세조직은 마르텐사이트를 주상으로 하며 일부 페라이트 스트링거가 포함되며, 열처리 조건에 따라 잔류 오스테나이트와 구리 석출물이 존재할 수 있습니다. UGI® 4542는 강자성을 띠며, 적용된 열처리에 따라 자기적 특성 및 기계적 특성이 달라집니다.

주요 특성

일반 물성

특성	값
밀도	7.86 g/cm³

기계적 특성

특성	온도	값	비고
샤르피 충격 에너지 (V-notch)	-	40.0~41.0 J	최소값, ASTM A564, EN 10088-3
탄성 계수	-	197 GPa	-
신율	-	16%	최소값, ASTM A564, EN 10088-3
피로 강도 (10⁷ 사이클)	20°C	620 MPa	+P930 조건
피로 강도 (10⁷ 사이클)	300°C	530 MPa	+P930 조건
피로 강도 (10⁸ 사이클)	30°C	620 MPa	+P930 조건
피로 강도 (10⁸ 사이클)	300°C	450 MPa	+P930 조건
브리넬 경도	-	277 HB	최소값, ASTM A564
로크웰 C 경도	-	28 HRC	최소값, ASTM A564
단면 수축률	-	50%	최소값, ASTM A564
인장 강도	-	930~1100 MPa	최소값, ASTM A564, EN 10088-3

전기적 특성

특성	값
전기 저항률	7.7×10⁻⁸ Ω·m

자기적 특성

특성	값	비고
보자력	3,420 A/m	-
상대 투자율	38	200 Oe 및 100 Oe에서 각각
상대 투자율	59	200 Oe 및 100 Oe에서 각각

화학 조성 (질량%)

원소	함량	비고
탄소 (C)	0.06	최대
크롬 (Cr)	15.0~16.5%	-
구리 (Cu)	3.0~4.0%	-
망간 (Mn)	1.0	최대
몰리브덴 (Mo)	0.5	최대
니켈 (Ni)	4.0~5.0%	-
니오븀 (Nb)	0.45	최대, 최소: 5×C%
인 (P)	0.03	최대
규소 (Si)	0.60	최대
황 (S)	0.03	최대

기술적 특성 및 적용 가이드

적용 분야

• 레저용 선박 (프로펠러 샤프트, 피팅류)
• 식품 가공 (취급 및 이송 설비)
• 에너지 생산 (원자력 발전소)
• 건설 및 자동차 산업

내식성

UGI® 4542는 대부분의 부식 환경에서 18Cr-8Ni 오스테나이트강과 유사한 우수한 내식성을 보입니다. 이 강종의 조직은 입계 부식에 둔감하며, 피로 부식과 응력 부식 균열에 대해 높은 내성을 가집니다. 또한 높은 기계적 특성과 내식성이 결합되어 침식 부식에 대한 저항성도 탁월합니다.

스테인리스강과 비귀금속(알루미늄, 일반강) 조립체가 대기 환경에서 사용될 경우, 환경 전해질이 없어 갈바닉 부식이 발생·확산되지 않습니다. 요트 등 해양 용도처럼 단기 침수나 액체 고임이 발생하는 '치명적' 상황에서는 불활성 실리콘 실란트로 조립부를 절연하면 좋은 보호 효과를 얻을 수 있습니다.

필요시 다음 탈오염 처리를 권장합니다:

• 질산 52%(36° Baumé) 1부
• 물 1부
• 상온
• 단시간 처리
• 처리 후 철저한 세척

스테인리스강의 내식성은 부식 분위기 조성(염화물 농도, 산화제 유무, 온도, pH, 교반 여부 등) 및 재료 표면 상태(금속 입자 오염 여부, 표면 마감, 경화, 연마 등)에 따라 달라집니다. 염수 분무 시험(NFX 41002) 등에서는 마킹 라벨이 부식 흐름을 유발해 내구 시간을 단축시킬 수 있으므로 시편에 라벨을 부착하지 않는 등 주의가 필요합니다.

환경	거동
질산	양호
인산	제한적 사용
황산	제한적 사용
초산	보통
탄산나트륨	보통
NaCl (염수 분무)	양호
습기	우수
해수	제한적 사용
오일/가스	제한적 사용

열처리

ASTM A564/A564M 및 EN 10088-3 기준을 따릅니다.

• 풀림(Annealing): 1030~1050°C에서 풀림 후 약 35 HRC의 연한 마르텐사이트 조직을 얻습니다. 이 상태 그대로 사용할 경우 250~300°C에서 1~2시간 팽창 처리를 권장하며, 기계적 특성에는 큰 영향이 없습니다.
• 중온 경화: 풀림 후 중온 열처리로 경화가 가능합니다. 480°C에서 1시간 템퍼링 시 최대 경도 약 42 HRC(충격치 3 daJ/cm²)를 얻습니다.
• 연화(Softening): 550~760°C에서 템퍼링하여 연화하며, 기준에 따라 조건이 정해집니다. 연화 후 재경화하려면 다시 풀림 후 중온 경화 처리를 해야 합니다.
• 풀림된 봉재는 부품 상태에서 중온 경화에 적합합니다. 연화된 봉재에서 가공한 부품을 경화하려면 다시 풀림 → 중온 경화 순서로 처리해야 합니다.

열간 가공

단조에 적합합니다. 재가열 1150~1200°C, 단조 1200~950°C 범위에서 수행하며 공랭, 수냉, 유냉 모두 가능합니다. 이렇게 얻은 부품은 다음과 같이 사용할 수 있습니다:

• 풀림 상태 (250~300°C에서 1~2시간 팽창 처리 포함)
• 경화 상태 (선택적 풀림 + 480°C 1시간 템퍼링)
• 연화 상태 (선택적 풀림 + 기준에 따른 템퍼링으로 원하는 기계적 특성 확보)

공급 형태

제품	형상	표면 마감	공차	크기 (mm)
봉강	원형	선삭 마감	k12~k13	22~115
		필링 및 연마	h11~h10~h9	22~115
		센터리스 연마	h9~h8~h7	5~115
		냉간 인발	h9	5~21

용접

UGI® 4542는 예열 없이 MIG, TIG, 레이저, 저항 용접, 전자빔 용접이 가능합니다. 용접부는 풀림 조직을 가지므로 팽창 처리(250~300°C, 1~2시간) 또는 경화·연화 처리를 권장합니다. 무보충재 또는 동종 보충재 용접 시 모재와 동등한 기계적 특성을 얻을 수 있습니다.

고내력강 특성상 용접 설계 시 노치와 급격한 단면 변화를 피해야 합니다. MIG 용접 시 보호 가스는 Ar+1%CO₂ 또는 1~2%O₂를 권장하며, H₂와 N₂ 함유 가스는 피해야 합니다. 보충재로는 ER308LSi(1.4316) 또는 동종 와이어 630(17-4PH)을 사용합니다.