스테인리스 단조 가이드: 상위 3가지 유형 설명

스테인리스강은 탄소 함량이 낮고(일반적으로 질량 기준 0.4%를 초과하지 않음) 다양한 합금 원소(합금 원소의 질량 분율이 13% 이상)를 함유한 고합금강의 일종입니다.

스테인리스강은 매트릭스 구조에 따라 페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강으로 나뉩니다. 스테인리스 스틸은 변형 저항성이 높고 열전도율이 낮으며 과열 민감성이 강하고 단조성이 떨어지는 단점이 있습니다.

페라이트 스테인리스 단조

페라이트계 스테인리스강은 크롬 질량 분율이 16% ~ 30%(예: 20Cr13, 10Cr17 등)인 소량의 탄소를 함유하고 있습니다. 이 유형의 강철은 가열 및 냉각 중에 구조적 변형을 겪지 않으며 열처리 방법을 사용하여 강도를 향상 시키거나 입자를 정제 할 수 없으며 단조 방법 만 입자를 정제 할 수 있습니다. 재결정 온도가 낮고 재결정 속도가 빠르며 가열 중에 입자가 커지는 경향이 있으며 단조성이 좋지 않습니다. 페라이트 계 스테인리스 단조 공정의 핵심은 다음과 같습니다:

1) 페라이트계 스테인리스강의 입자는 600°C에서 성장하기 시작합니다. 가열 과정에서 입자가 거칠어지는 것을 방지하려면 가열 온도가 너무 높지 않아야 하며 유지 시간이 너무 길지 않아야 합니다. 일반적으로 사용되는 이니셜 단조 온도 은 1100~1150°C이며, 마지막 불의 가열 온도는 1000°C를 넘지 않아야 합니다. 고온에서 빌릿의 체류 시간을 줄이려면 760°C까지 천천히 가열한 후 초기 단조 온도까지 빠르게 가열해야 합니다.

2) 페라이트 계 스테인리스 강은 열처리 방법을 사용하여 입자를 정제할 수 없으므로 단조 중에 완전히 단조하여 입자를 정제하고 충분한 변형과 균일 한 변형을 보장해야 합니다. 마지막 화재의 변형은 12% ~ 20%보다 커야 합니다. 최종 단조 온도는 정제된 입자가 다시 뭉치는 것을 방지하기 위해 800°C 미만이어야 합니다. 그러나 너무 낮은 최종 단조 온도로 인한 가공물 경화를 방지하기 위해 최종 단조 온도는 750°C보다 낮아서는 안 됩니다.

3) 단조 후 475°C 취화 구역을 통해 빠르게 분산되도록 공랭식으로 냉각해야 합니다. 550°C(일반적으로 700~800°C) 이상의 단시간 어닐링은 취화된 스테인리스 스틸을 원래의 취화되지 않은 상태로 복원할 수 있습니다.

오스테나이트 스테인리스 스틸 단조

오스테나이트 계 스테인리스강의 탄소 질량 분율은 0.25% 미만, 크롬 질량 분율은 17% ~ 19%, 니켈 질량 분율은 12Cr18Ni9, 17Cr18Ni9 등과 같은 8% ~ 18%입니다. 오스테 나이트 계 스테인리스 강은 냉각시 구조적 변형을 일으키지 않으며 열처리 방법을 사용하여 강도를 높이고 입자를 정제 할 수 없으며 열 단조 변형 및 재결정화 만 수행 할 수 있습니다. 오스테 나이트 계 스테인리스 강 입자는 고온에서 성장하는 경향이 있지만 성장 경향은 페라이트 계 스테인리스 강만큼 강하지 않습니다.

오스테나이트 스테인리스강의 가열 사양은 페라이트강과 유사하며, 초기 단조 온도는 일반적으로 1150~1180°C이고 최종 단조 온도는 850°C보다 낮아서는 안 되며, 그렇지 않으면 구조물에 탄화물이 침전되어 변형 저항이 증가하여 단조에 균열이 발생하기 쉽습니다.

 오스테나이트 스테인리스 스틸 단조 공정의 핵심은 다음과 같습니다:

1) 가열 중 침탄을 엄격히 피하십시오. 탄소와 크롬은 입자 경계에서 쉽게 크롬 카바이드 화합물을 형성하여 입자 경계 근처의 매트릭스에서 크롬 함량을 고갈시키고 입계 부식에 대한 강철의 민감도를 증가시킵니다. 가열은 약하게 산화되는 분위기에서 이루어져야 합니다.

2) 강철 잉곳을 단조할 때는 가벼운 프레스부터 시작하십시오. 강철 잉곳의 변형이 30%에 도달해야만 무거운 프레스를 적용 할 수 있습니다. 단조 중에 잉곳은 한 지점에서 반복되는 망치질을 피하기 위해 한 방향으로 공급되어야 중앙 교차 균열의 발생을 방지 할 수 있습니다.

3) 강철 잉곳의 단조 비율은 원료의 입자 크기에 따라 4~6, 빌릿의 경우 2~4 사이로 설정됩니다. 오스테나이트 스테인리스강의 입자 크기는 강철의 내식성에 큰 영향을 미칩니다. 미세한 입자 구조를 얻으려면 마지막 열이 재결정을 위한 임계 변형도보다 큰 변형량으로 충분한 단조 비율을 갖도록 하십시오.

4) 보다 균일한 입자 구조를 얻기 위해서는 변형 과정에서 균일한 변형이 필요합니다. 원형 디스크 단조에 대해 다음과 같은 조치를 고려할 수 있습니다:

• 매끄러운 플랫폼과 모루 표면을 사용하고 필요한 경우 윤활유를 바릅니다;
• 플랫폼과 모루 표면을 150~450°C로 예열합니다;
• 디스크 블랭크의 양쪽 끝에 저탄소강 패드를 추가합니다;
• 스태킹 단조를 사용합니다;
• 변형하는 동안 간헐적으로 압축을 적용합니다;
• 화를 낼 때는 케이스를 사용하세요.

5) 오스테 나이트 계 스테인리스 강은 특히 수축률이 큽니다. 단조가 최종 형태일 때 냉각 후 치수 부족으로 단조품이 폐기되는 것을 방지하려면 더 큰 수축률(1.5% ~ 1.7%)을 고려해야 합니다.

6) 단조 후 공기 냉각. 오스테나이트 계 스테인리스강은 단조 후 공냉, 피트 냉각 또는 모래 냉각이 가능합니다.

7) 단조 및 공냉 공정 중에 침전된 탄화물을 오스테나이트에 재용해하여 상온에서 균일한 단일 오스테나이트 구조를 얻으려면 스테인리스강은 용액 처리, 즉 1020~1050°C에서 가열 및 유지 후 수냉을 거쳐야 합니다. 온도가 너무 높지 않아야 하고 유지 시간이 너무 길지 않아야 입자 성장을 방지할 수 있습니다.

3. 마르텐사이트 계 스테인리스강 단조 3.

마르텐사이트계 스테인리스강의 탄소 질량 분율은 0.1%~4%, 크롬 질량 분율은 약 12%~14%(예: 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 등)입니다. 이 유형의 강철은 고온에서 오스테나이트이며 상온으로 냉각되면 마르텐사이트 구조로 변합니다. 페라이트계 및 오스테나이트계 스테인리스강보다 경도가 높으며 열처리를 통해 입자 크기를 미세화하고 기계적 특성을 개선할 수 있습니다.

마르텐사이트 계 스테인리스강의 가열 온도가 너무 높으면 δ-페라이트가 형성되어 강철의 가소성이 감소할 수 있으므로 너무 높지 않아야 합니다. 초기 단조 온도는 일반적으로 1100~1150°C입니다. 이 유형의 강철은 열전도율이 낮고 빠르게 가열하면 쉽게 균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 850°C에 도달하기 전에 천천히 가열해야 하며, 가소성이 개선된 후에야 초기 단조 온도로 빠르게 가열할 수 있습니다.

이 유형의 강철은 고온에서 단상 오스테나이트 구조로 단조 시 특별한 어려움은 없지만 900~950°C 범위에서 강한 충격은 피해야 부서짐을 방지할 수 있습니다. 마지막 불의 변형량도 특별한 요구 사항이 없으며, 최종 단조 온도는 일반적으로 약 900°C입니다.

이러한 유형의 강철은 단조 후 공기 중에서 냉각되면 즉시 마르텐사이트 구조로 변합니다. 단조품 내부에는 상당한 열 응력, 단조 잔류 응력 및 구조적 응력이 존재하며, 이는 쉽게 표면 균열로 이어질 수 있습니다. 따라서 단조 후에는 뜨거운 모래나 용광로에서 천천히 냉각하고 적시에 어닐링을 수행하여 내부 응력을 제거하고 경도를 낮추어 가공을 용이하게 해야 합니다.