구매 엔지니어가 변속기 하우징 인서트 도면에 서명합니다. 메모에는 "316 스테인리스, 30 HRC"라고 적혀 있습니다. 첫 번째 공급업체는 냉간 압연 바를 견적합니다. 두 번째 선박은 어닐링된 스톡을 배송하고 경도가 "사양 범위 내"라고 주장합니다. 두 인용문 모두 동일한 합금을 설명하고 있으며 그 중 하나는 도면에서 요구하는 내용을 전달할 수 없습니다. 도면과 밀 인증서 사이의 간격은 대부분의 316 스테인리스 경도 문제가 시작되는 곳입니다.
여기에 짧은 대답이 있습니다. 단련된 316 스테인리스강은 일반적으로 측정합니다. 150~190HBW , 대략적으로 변환됩니다. 80~95HRB 또는 155~200HV . 그렇다고 딱딱한 소재는 아닙니다. 내식성 오스테나이트계 등급으로 담금질이나 템퍼링으로 경도를 높일 수 없습니다. 더 단단한 316 부품을 만드는 유일한 두 가지 경로는 냉간 가공이며, 이는 벌크 경도를 더 높은 수준으로 끌어올릴 수 있습니다. 350HBW(약 38HRC) , 질화 등의 표면 처리로 피부를 위로 들어올릴 수 있습니다. 1000HV 핵심은 그대로 두면서.
이 기사의 다른 모든 내용은 이 두 가지 사실에서 비롯됩니다. 스레드 인서트, 오일 플러그, 변환 너트 또는 패스너를 구매하든 경도는 인쇄물의 열처리 설명선이 아니라 재료 처리 방법에 따라 달라집니다.
316 스테인리스강 경도: 숫자가 실제로 의미하는 것
경도는 돌에 새겨진 물질적 특성이 아니라 저항 측정입니다. 특정 하중 하에서 특정 인덴터가 특정 표면을 변형하는 방법을 기록합니다. 이 세 가지 중 하나를 변경하면 숫자가 이동합니다. 그렇기 때문에 눈금과 시험방법이 첨부되지 않은 316 스테인리스 경도 수치는 무의미에 가깝습니다.
어닐링된 오스테나이트 스테인리스의 경우 세 가지 스케일이 상업적 관행을 지배합니다.
- 브리넬(HBW) — 3000kgf의 10mm 텅스텐 카바이드 볼. 바, 플레이트 및 무거운 섹션에 대한 표준입니다. 일반적인 316 판독값: 150-190 HBW.
- 록웰 B(HRB) — 100kgf의 1/16인치 볼. 얇거나 작은 부품에 대한 밀 인증서에 일반적입니다. 일반적인 316 판독값: 80-95 HRB.
- 비커스(HV) - 얇은 포일, 표면층 및 미세 경도 매핑에 사용되는 다이아몬드 피라미드. 일반적인 316 판독값: 155-200HV.
두 가지 실용적인 점은 명심할 가치가 있습니다. 첫째, 316 및 316L 막대 및 모양에 대한 대부분의 제품 표준은 최대 주위에 단련된 경도 215~223HBW . 그 상한선은 강도를 약속하는 것이 아니라 연성 및 부식 성능을 보장하기 위해 존재합니다. 둘째, 오스테나이트계 스테인리스는 탄소강과 다르게 경도 스케일을 전환합니다. 95 HRB의 316 부품은 95 HRB의 탄소강과 인장 강도가 동일하지 않습니다. 페라이트강을 위해 만들어진 환산표를 맹목적으로 적용하면 10~15%의 오해를 불러일으킬 수 있습니다.
상온에서 제품 형태별 일반적인 경도
- 냉간 가공 소둔 바: 160-190 HBW
- 열연소둔판 : 150-180 HBW
- 소둔선 및 소경봉 : 80-90 HRB
- 이음매 없는 튜브, 어닐링: 70-85 HRB(얇은 벽의 경우 HR15T)
- 냉간 압연 바, 광 감소: 200-230 HBW
- 스프링 템퍼 와이어: 300-380 HBW
316 스테인리스를 열처리로 경화시킬 수 없는 이유
316 스테인리스는 오스테나이트계입니다. 실온에서의 결정 구조는 면심 입방체이며 극저온에서 녹을 때까지 그 상태를 유지합니다. 담금질 시 발생하는 마텐자이트 변태가 없으며, 벌크 강화를 위해 활용할 수 있는 탄화물 석출 메커니즘도 없습니다. 열처리는 단순히 합금의 경도를 변화시키지 않습니다.
열처리는 그 반대입니다. 일반적으로 섭씨 1040~1120도에서 용체화 어닐링을 한 후 급속 냉각하면 탄화물이 용해되어 가장 부드럽고 연성이 높으며 부식에 강한 조건이 생성됩니다. 공급업체가 "316 ~ 40 HRC 열처리"라고 말하면 해당 벌크 재료에 대해서는 기술적으로 불가능합니다. 다른 일이 진행되고 있으며 무엇을 알아낼 가치가 있습니다.
316 경도를 변화시키는 세 가지 메커니즘
- 냉간 작업. 롤링, 드로잉, 스웨이징, 스레드 롤링 및 쇼트 피닝 모두 전위를 유발합니다. 오스테나이트계 스테인리스는 가공 경화 속도가 빠르고 실온에서도 그 효과를 유지합니다. 이것이 벌크 경도를 높이는 유일한 방법입니다.
- 표면 확산 처리. 질화, 침탄 및 연질화는 격자간 질소 또는 탄소를 외부 층에 도입합니다. 경도는 급격하게 증가하지만 표면의 수십 미크론 이내에서만 증가합니다.
- 코팅 및 도금. 경질 크롬, 무전해 니켈 및 열 스프레이는 표면에 다른 재료를 증착합니다. 기판 경도는 변하지 않습니다.
이러한 구별은 상업적으로 중요합니다. 냉간 가공된 316 부품과 질화 316 부품은 동일한 표면 경도를 보고하고 사용 시 완전히 다르게 동작할 수 있습니다. 냉간 가공된 부품은 전체적으로 강하고 부식 저항성이 약간 낮습니다. 질화 부분은 부드럽고 연성 코어 위에 단단한 표면을 갖고 있으며, 공정을 주의 깊게 제어하지 않으면 내식성이 크게 감소할 수 있습니다.
316 스테인리스 경도 변환: HBW, HV, HRB 및 HRC
아래 표는 316 스테인리스 부품을 지정하거나 검사할 때 실제로 접하게 되는 범위에 대한 대략적인 변환을 제공합니다. 인장 강도 열은 단지 참고용일 뿐이며 일반적인 오스테나이트 거동을 반영하며 보장된 관계는 아닙니다. 귀하의 응용 분야에 적용되는 재료 사양을 항상 확인하십시오.
| 상태 | HBW | HV | HRB | HRC | 지표 인장 강도 |
|---|---|---|---|---|---|
| 316L, 완전히 어닐링됨 | 140-160 | 145-170 | 75-83 | — | 480-550MPa |
| 316, 완전 어닐링(일반) | 160-180 | 165-190 | 82-89 | — | 550-620MPa |
| 316, 단련된 상한 | 190-215 | 200-225 | 90-96 | — | 620-740MPa |
| 316, 라이트 콜드 드로우 | 200-230 | 210-245 | — | 14-20 | 700-830MPa |
| 316, NACE 사워 서비스 한도 | ≒ 235-250 | ≒ 250-265 | — | 최대 22개 | ≒ 860MPa |
| 316, 적당한 냉간 가공(15~20%) | 250-280 | 265-300 | — | 24-30 | 860-960MPa |
| 316, 극냉간 가공 (30% ) | 300-350 | 315-370 | — | 32-38 | 1000-1200MPa |
| 316, 스프링 템퍼 와이어 | 350-420 | 370-450 | — | 38-44 | 1200-1500MPa |
이 표를 읽는 것에 대한 세 가지 경고. 첫 번째는 HRB와 HRC 기둥이 설계상 겹치지 않는다는 것입니다. Rockwell B는 대략 100 HRB 이상에서는 볼 압자가 너무 깊게 가라앉기 때문에 신뢰할 수 없게 되고, Rockwell C는 대략 20 HRC 이하에서는 다이아몬드가 너무 멀리 침투하기 때문에 신뢰할 수 없게 됩니다. 이 두 지점 사이에는 표준이 좁히지 않는 변환 간격이 있습니다. 이것이 바로 위의 Sour 서비스 행이 HRB 수치 대신 Brinell 등가물을 사용하는 이유입니다.
두 번째 경고는 인장 강도 기둥에 관한 것입니다. 특정 경도의 오스테나이트계 스테인리스강은 인장 시험 자체 중에 합금이 가공 경화되기 때문에 동일한 경도의 탄소강보다 인장 강도가 더 높습니다. 탄소강 테이블을 사용하여 316 경도를 강도로 변환하면 경도가 과소평가됩니다.
세 번째 경고는 섹션 크기에 관한 것입니다. 3mm 직경의 와이어와 60mm 직경의 막대는 동일한 테스트 방법에 반응하지 않으며 그럴 필요도 없습니다. 얇은 부분의 경도는 표면 로크웰 스케일로 측정하거나 비커스로 변환해야 하며 형상이 지원할 수 없는 브리넬 판독값으로 강요해서는 안 됩니다.
냉간 가공이 316 스테인리스 경도를 어떻게 변화시키는가
냉간 가공은 316 경도의 주요 상업적 수단입니다. 저탄소강에서 바늘을 거의 움직이지 않는 금속 성형 작업은 합금이 대략 4~6배 더 높은 속도로 가공 경화되기 때문에 오스테나이트 스테인리스의 항복 강도를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 이 곡선을 이해하는 것은 조립 후에도 살아남는 부품과 첫 달에 깨지는 부품을 지정하는 것의 차이입니다.
관계는 선형적이지 않습니다. 변형의 처음 10%에서 작은 감소는 큰 경도 증가를 가져옵니다. 왜냐하면 어닐링된 구조에는 전위가 축적될 충분한 공간이 있기 때문입니다. 약 25% 감소하면 곡선이 평평해지고, 추가 백분율 포인트마다 경도는 낮아지고 연성은 더 많이 소비됩니다. 방향성 효과도 있습니다. 냉간 압연 바는 인발 축을 따라 더 단단하며, 인발 바 원주 주위의 경도 조사는 10~20 HBW의 범위를 나타낼 수 있습니다.
위의 막대는 넓은 운영 창을 6개의 대표 지점으로 압축합니다. 왼쪽에서 오른쪽으로 읽으면 처음 두 막대는 공장에서 가장 부드럽고 부식에 강한 상태를 유지하는 재료를 나타내며 대부분의 스레드 인서트 및 패스너 구매자가 기본적으로 받는 재료입니다. 세 번째 막대로 이동하면 약 10%의 가벼운 냉간 인발은 경도를 약 30HBW만큼 높입니다. 이는 연성을 크게 손상시키지 않고 가공된 나사산 품질을 향상시키는 데 충분한 경우가 많습니다.
네 번째와 다섯 번째 막대는 자동차 및 항공우주 패스너 재고가 일반적으로 위치하는 냉간 작업 범위의 중간을 보여줍니다. 15% 감소하면 경도는 약 230HBW로 증가하고 항복강도는 700MPa 이상으로 올라가며 연신율은 25% 이상으로 유지됩니다. 30% 감소 시 경도는 260HBW에 가까워지고 항복 강도는 800MPa를 초과하며 연신율은 15%로 떨어지기 시작합니다.
마지막 막대는 스프링 템퍼 와이어를 나타내며, 50% 이상 감소하면 350HBW 이상의 푸시 경도가 나타납니다. 이 수준의 재료는 실제로 강하지만 오스테나이트 스테인리스가 수용할 수 있는 한계에 가깝습니다. 굽힘 반경 요구 사항이 엄격해지고, 응력 부식 균열 민감도가 높아지며, 2차 용접 또는 브레이징 작업으로 인해 신중하게 생산된 경도가 국지적으로 파괴됩니다.
세 가지 실질적인 의미가 뒤따릅니다. 첫째, 냉간 가공된 316은 단일 재료가 아닙니다. 이는 일련의 조건이며 "316 스테인리스"라고만 표시된 구매 주문은 일반적으로 어닐링된 버전을 제공합니다. 둘째, 냉간 성형 부품 내의 경도 구배는 실제입니다. 냉간 압연 인서트의 압연 나사산은 그 아래의 생크보다 20~30HBW 더 단단할 수 있으며 이는 일반적으로 유익하지만 검사가 복잡합니다. 셋째, 약 섭씨 400도 이상의 후속 열 작업은 전위 구조를 완화하고 경도를 감소시키기 시작하므로 용접, 브레이징 또는 고온 경화는 경도 요구 사항 이후가 아닌 경도 요구 사항을 중심으로 계획되어야 합니다.
316 vs 316L 경도: 저탄소 등급은 얼마나 더 부드럽나요?
316과 316L의 차이는 탄소로 귀결됩니다. 표준 316은 최대 0.08%의 탄소를 허용합니다. 316L은 0.03%로 제한됩니다. 이는 경도, 강도 및 용접성에 측정 가능한 영향을 미치는 화학의 작은 변화입니다.
단련된 상태에서 316L은 대략적으로 작동합니다. 10~15 HBW 더 부드러움 316보다. 316이 160-180 HBW에 착륙하는 경우 316L은 일반적으로 140-160HBW에 착륙합니다. 간격은 많은 도면에서 두 가지를 상호 교환 가능한 것으로 처리할 만큼 작으며, 경도 창이 빡빡할 때 문제가 될 만큼 큽니다.
냉간 가공에서는 간격이 좁아지지만 줄어들지는 않습니다. 탄소가 적다는 것은 고용 강화가 약간 적고 가공 경화 속도가 약간 낮다는 것을 의미하므로 316L은 약간 더 큰 감소로 주어진 경도에 도달합니다. 실제로 20% 냉간 가공의 차이는 5~10HBW 정도입니다.
선택이 실제로 중요한 곳
| 고려사항 | 316 | 316L |
|---|---|---|
| 단련된 경도 | 160-180 HBW | 140-160 HBW |
| 냉간 가공 경도 상한 | 약간 높음 | 약간 낮음 |
| 용접 감작 위험 | 더 높음 | 훨씬 낮음 |
| 용접 후 부식 성능 | 안정화 또는 저탄소 충전재 필요 | 일반적으로 용접된 것으로 허용됨 |
| 가공성 | 약간 더 좋음 | 약간 더 고무적 |
| 일반적인 사용 | 패스너, 스프링, 냉간 성형 부품 | 용접 어셈블리, 공정 장비 |
실제 규칙: 냉간 가공에서 최대 경도가 필요하고 부품이 용접되지 않을 경우 316을 선택하십시오. 부품을 용접할 때, 고온에서 염화물이 보일 때, 또는 경도가 내식성 뒤에 두 번째 문제인 경우에는 316L을 선택하십시오. 도면에 316이 필요하지만 조립 중에 부품이 용접되는 경우 이는 고장 후가 아니라 생산 전에 해결할 가치가 있는 사양 충돌입니다.
316 스테인레스의 표면 경화: 질화, 침탄 및 코팅
합금의 야금학적 특성에 따라 벌크 경도가 제한되는 경우 남은 옵션은 표면만 경화하는 것입니다. 여러 공정이 이를 수행하며 각 공정은 부식 성능, 치수 변화 및 층 깊이에서 뚜렷한 균형을 유지합니다.
- 기존의 가스 또는 플라즈마 질화. 섭씨 500~580도에서 실시됩니다. 1000~1700 HV 범위의 표면 경도를 생성하지만 질화 크롬 침전으로 인해 매트릭스에서 크롬이 제거되어 내식성이 심각하게 저하될 수 있습니다. 층 깊이는 일반적으로 20~100미크론입니다.
- 저온 질화(S상). 섭씨 450도 이하에서 실시됩니다. 질소는 질화물을 형성하지 않고 격자간 고용체에 머물기 때문에 내식성이 크게 유지됩니다. 1000~1200HV의 표면 경도를 달성할 수 있으며 층 깊이는 10~30미크론입니다.
- 저온침탄. 질소 대신 탄소와 비슷한 원리입니다. 약 700~900HV의 표면 경도로 내식성이 우수하지만 사이클 시간이 더 깁니다.
- 경질 크롬 도금. 일반적으로 두께가 10~50 마이크론인 700~1000 HV 층을 증착합니다. 내마모성은 우수하지만 부식 이점이 제한적이며 환경 준수 부담이 잘 알려져 있습니다.
- 무전해 니켈. 증착된 상태에서는 약 500~600HV이며 베이킹 후에는 900HV로 상승합니다. 복잡한 형상에 균일한 적용 범위를 제공하지만 높은 점 하중에서 레이어가 깨질 수 있습니다.
차원적인 결과는 주목할 가치가 있습니다. 질화층은 두께에 따라 부품이 수 미크론씩 성장하고 도금층은 측면당 5~50미크론씩 성장합니다. 피치 직경 공차가 제어된 스레드 인서트에서 이러한 성장으로 인해 부품이 허용 범위 밖으로 밀려날 수 있습니다. 표면 경화 인서트는 내장된 성장 여유를 고려하여 처리하기 전에 치수를 결정해야 하며, 나사 공차와 함께 도금 또는 확산 공정을 지정해야 합니다.
나사산 연결의 경우 표면 경화가 첫 번째 정답이 되는 경우는 거의 없습니다. 이는 마찰 계수를 변경하고, 이는 토크-장력 관계를 변경하고, 이는 조인트의 예압을 변경합니다. 더 부드럽지만 치수가 일관된 316 인서트는 단순히 조립 토크가 예상대로 작동하기 때문에 하드 코팅된 인서트보다 성능이 더 좋은 경우가 많습니다.
스레드 인서트 및 패스너의 316 스테인리스 경도
나사산 인서트는 표면 수치보다 경도가 더 중요한 이유를 보여주는 사례 연구입니다. 인서트는 한 번에 세 가지 작업을 수행해야 합니다. 즉, 정격 예압으로 볼트를 고정하고, 반복적인 조립 주기를 견디고, 짝을 이루는 스테인리스 나사에 대한 마모를 방지해야 합니다. 경도는 세 가지 모두에 영향을 미치며 항상 직관적이지 않은 방식으로 영향을 미칩니다.
표준을 취하다 스테인레스 스틸 스레드 인서트 316. 160-180 HBW로 풀림 처리된 이 제품은 첫 번째 조임에서 약간 변형될 정도로 부드러워서 모나사산과 일치하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 인서트 나사산이 과도한 토크를 견뎌야 함을 의미합니다. 250-280 HBW의 냉간 가공된 316에 있는 동일한 인서트는 변형에 대한 저항력이 더 뛰어나지만 경도가 높을수록 재료의 미세 돌기 접촉을 수용하는 능력이 감소하기 때문에 마손이 발생하기 쉽습니다.
셀프 태핑 인서트는 주름을 더 추가합니다. 이러한 부품은 모재에서 자체 스레드를 자르거나 형성하므로 인서트가 호스트보다 단단해야 합니다. 호스트 경도가 종종 100 HBW 미만인 알루미늄과 마그네슘의 경우 170 HBW로 어닐링된 316 인서트가 충분한 마진을 갖습니다. 주철이나 연강 호스트의 경우 마진이 좁아지고 인서트를 깔끔하게 절단하려면 냉간 가공이나 더 단단한 합금이 필요합니다. 이것이 탄소강 셀프 태핑 인서트가 철 호스트에서 널리 사용되는 이유 중 하나입니다. 가격이 저렴하기 때문이 아니라 경도 관계가 작동하기 때문입니다.
와이어 스레드 삽입은 다시 다르게 동작합니다. 압연 와이어로 다이아몬드 단면을 형성하기 때문에 와이어 인발 및 성형 중에 부여되는 냉간 가공이 상당합니다. 일반적인 316 와이어 인서트는 300~400HV로 동일한 합금의 어닐링된 솔리드 인서트보다 훨씬 더 단단합니다. 이러한 경도 덕분에 인서트의 고정 탱이 물릴 수 있고 코일이 하중을 받을 때 풀아웃에 저항할 수 있습니다.
오일 플러그 및 변환 너트의 경우 반복 제거 시 경도 우선순위가 나사산 내구성 쪽으로 이동합니다. 서비스 간격마다 배출 플러그를 제거하고 다시 장착하면 차량 수명 동안 수백 번의 조립 주기가 누적될 수 있습니다. 220-260 HBW의 냉간 가공된 316은 눈에 띄는 나사산 변형 없이 사이클 수를 처리합니다. 160 HBW에서 완전히 어닐링된 소재는 100사이클 이내에 처음 몇 개의 나사산에서 편평해지는 현상을 보여줍니다.
호스트 재료에 인서트 경도 일치
| 호스트 재료 | 일반적인 호스트 경도 | 권장 인서트 경도 | 이유 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄 합금 | 60-110HBW | 160-250HBW | 인서트는 변형 없이 나사산을 형성해야 합니다. |
| 마그네슘 합금 | 50-80HBW | 150-220HBW | 매우 부드러운 호스트; 균열이 발생하는 지나치게 단단한 인서트를 피하십시오. |
| 연강 | 120-160HBW | 250-350HBW | 호스트는 절단력에 저항할 수 있습니다. |
| 주철 | 170-230HBW | 280-380 HBW | 부서지기 쉬운 호스트; 인서트는 깨끗하게 절단되어야 합니다. |
| 스테인레스 호스트 | 150-200HBW | 250-350HBW | 골치아픈 위험이 지배적입니다. 서로 다른 등급을 고려하다 |
| 폴리머 복합재 | 30HBW 미만 | 150-250 HBW | 나사산이 아닌 인서트 플랜지를 통해 하중이 분산됩니다. |
스테인리스 대 스테인리스 행을 참고하세요. 인서트와 짝을 이루는 패스너가 모두 비슷한 경도의 오스테나이트계 스테인리스인 경우 냉간 용접과 마손이 지배적인 실패 모드가 되며 대답은 일반적으로 하나를 더 강하게 만드는 것이 아니라 마찰 조건(이황화 몰리브덴 윤활제, 다른 표면 마감 또는 303 또는 A2 스테인리스 나사가 있는 316 인서트와 같은 서로 다른 합금 쌍)을 변경하는 것입니다.
316 스테인레스 경도 한계를 설정하는 표준
316의 경도 한계는 합금 자체에서 나오는 경우가 거의 없습니다. 이는 제품 표준, 응용 표준 또는 고객의 엔지니어링 도면에서 나옵니다. 어떤 문서가 적용되는지 아는 것이 경도 분쟁의 첫 번째 단계입니다.
| 표준 | 범위 | 경도 요구 사항 | 실질적인 효과 |
|---|---|---|---|
| ASTM A276 / A479 | 스테인레스 바와 모양 | 단련됨, 최대 223 HBW(316) | 연성을 보장합니다. 냉간 가공된 제품을 천장 아래로 허용 |
| ASTM A193 B8M | 고온 볼트 체결 | 1종 어닐링됨; 클래스 2 냉간 가공을 특정 강도로 수행 | 클래스 2 부품은 훨씬 더 단단하고 강합니다. |
| ASTM A320 B8M | 저온 볼트 체결 | 충격 테스트를 거쳤습니다. 경도는 가공 등급을 따릅니다. | 냉간 가공된 등급은 충격 검증이 필요합니다. |
| EN 10088-3 | 스테인레스 반제품 | 1.4401/1.4404 소프트 조건, 최대 215 HBW | ASTM 천장과 동등한 유럽 |
| ISO 15156 / NACE MR0175 | 신석유 및 가스 서비스 | 오스테나이트계 스테인리스의 경우 최대 22 HRC(≒ 250 HBW) | 캡 냉간 작업; 심하게 냉간 압연된 재고를 배제함 |
| ASTM A967 / A380 | 패시베이션 및 청소 | 경도 요구 사항 없음 | 공정은 표면 경도 판독값에 약간 영향을 미칠 수 있습니다. |
NACE 제한은 가장 자주 놓치는 제약조건이므로 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 신맛이 나는 서비스에서는 황화물 응력 균열 민감도가 경도와 함께 증가하며 22HRC 상한선이 단단한 경계입니다. 280 HBW의 냉간 압연 316 bar는 도면의 모든 기계적 요구 사항을 충족할 수 있지만 Sour Service 한계를 초과하기 때문에 완전히 거부될 수 있습니다. 귀하의 응용 분야가 석유 및 가스에 닿는 경우 강도를 확인하기 전에 경도를 확인하십시오.
경도가 높을수록 마모 및 내마모성이 향상됩니까?
신뢰성이 높지 않으며, 이것이 바로 선의의 재료 선택이 잘못되는 곳입니다. 경도는 많은 재료의 내마모성과 관련이 있지만 오스테나이트계 스테인리스강은 특별한 경우이며 특히 마모는 경도 곡선을 따르지 않습니다.
갈링(Galling)은 접착성 마모입니다. 하중이 가해지면 두 결합 표면의 돌기가 함께 냉간 용접된 다음 찢어지고 재료가 이동하여 표면이 거칠어집니다. 찢어진 표면이 신선하고 산화물이 없는 금속을 노출시키기 때문에 공정이 가속화됩니다. 오스테나이트계 스테인리스는 수동 크롬 산화물 층이 천천히 재형성되고 밑에 있는 금속이 매우 연성이 높기 때문에 특히 취약합니다.
경도를 높이면 접착 특성이 변경되는 경우에만 도움이 됩니다. 300 HBW의 두 316 표면은 높은 접촉 압력 하에서 여전히 서로 마찰을 일으킬 것입니다. 160 HBW의 316 표면 두 개도 마모됩니다. 실제로 결과를 바꾸는 변수는 다음과 같습니다.
- 경도 차이. 결합 부품 사이의 100 HBW 간격은 마모 위험을 크게 줄여줍니다. 이것이 바로 더 부드러운 스테인리스 인서트와 결합된 경화 스테인리스 나사가 일치하는 쌍보다 더 잘 작동하는 이유입니다.
- 표면 마무리. 롤링된 스레드는 동일한 경도의 컷된 스레드보다 마모가 적습니다. 왜냐하면 롤링된 표면이 더 매끄럽고 접촉 영역에서 가공 경화되기 때문입니다.
- 매끄럽게 하기. 건식 필름 윤활제 또는 고착 방지 화합물은 접착 공정을 시작하는 금속 간 접촉을 방해합니다.
- 접촉 압력. 나사산 측면 압력을 항복 강도의 약 50% 미만으로 유지하면 골링 발생이 극적으로 지연됩니다.
- 조립 속도 및 온도. 빠른 전동 공구 조립은 용접을 촉진하는 국지적 가열을 생성합니다. 제어된 토크와 느린 런다운이 도움이 됩니다.
접착 마모보다는 연마 마모의 경우 경도가 더 직접적으로 중요하지만 관련 경도는 종종 316 부품이 아닌 반대면입니다. 가공된 강철 시트에 대한 316 오일 플러그 씰링은 플러그가 아닌 강철의 경도와 표면 상태에 따라 마모됩니다.
한 가지 더 주의하세요. 냉간 가공으로 경도를 높이면 연신율이 감소하고, 연신율이 감소하면 취약한 환경에서 수소 취화 및 응력 부식 균열의 위험이 증가합니다. 올바른 경도는 달성 가능한 가장 높은 값이 아니라 기계적 요구 사항을 충족하는 가장 낮은 값입니다.
316 스테인리스 부품 지정 및 구매: 실용적인 체크리스트
대부분의 경도 문제는 견적 단계에서 발생합니다. 조건, 규모 또는 제한 없이 "316 스테인리스"라고 표시된 도면을 통해 공급업체는 공장의 재고가 무엇이든 자유롭게 배송할 수 있습니다. 다음 2열 비교에서는 엔지니어링 측면에서 결정할 사항과 구매 주문서에 작성할 사항을 설명합니다.
엔지니어링 결정
| 구매 주문 세부정보
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해당 목록의 두 가지 세부 사항은 불균형적인 비중을 차지합니다. 첫 번째는 경도 창입니다. "180 HBW"와 같은 단일 값 요구 사항은 공급업체마다 다르게 읽혀지며 결과 인수는 허용 오차보다 더 많은 비용이 듭니다. 두 번째는 독서 장소이다. 냉간 성형 부품의 경우 표면 경도와 코어 경도가 40HBW 이상 다를 수 있으므로 인증서에는 압흔이 발생한 위치를 명시해야 합니다.
부품이 원자재가 아닌 완제품으로 공급되는 경우 제조업체에 공정 경로를 일반 용어로 설명하도록 요청하세요. 드로잉 및 성형을 통해 냉간 가공을 제어하는 방법과 입고된 바뿐만 아니라 완성된 부품의 경도를 검증하는 방법을 설명할 수 있는 공급업체는 요구 사항을 이해하는 공급업체입니다.
316 스테인리스 경도 테스트 방법
경도 테스트는 단순해 보이고 잘못되기 쉽습니다. 결과는 표면 준비, 단면 두께, 압자 상태 및 작업자 기술에 따라 달라지며 잘못 판독하는 것은 전혀 판독하지 않는 것보다 나쁩니다.
로크웰 테스트(ASTM E18)
생산 현장에서 빠르고 널리 사용됩니다. B 스케일은 1/16인치 볼과 100kgf를 사용하여 어닐링된 316에 적합합니다. C 스케일은 대략 20HRC 이상의 냉간 가공된 316에만 적합한 150kgf의 다이아몬드 콘을 사용합니다. HR15T와 같은 표면 스케일은 얇은 단면에 더 낮은 하중을 사용합니다. 중요한 요구 사항은 평탄도와 두께입니다. 테스트 조각은 침투 깊이의 최소 10배 두께여야 합니다. 그렇지 않으면 판독값이 모루의 영향을 받습니다.
브리넬 테스트(ASTM E10)
3000kgf의 10mm 볼은 국부적 변화를 평균화하는 큰 인상을 생성하므로 주조, 단조품 및 대형 바에 선호되는 방법입니다. 단점은 인상이 실제로 크기 때문에(직경 10mm 크기) 완성된 작은 부품이나 얇은 벽에는 사용할 수 없다는 것입니다.
비커스 및 미세경도(ASTM E92, E384)
다이아몬드 피라미드 인덴터를 사용하면 매우 작은 형상, 개별 단계 및 표면 경화 층에 대한 테스트가 가능합니다. 질화층을 통과하는 미세경도는 케이스 깊이를 확인하는 표준 방법입니다. 요구 사항은 잘 연마된 표면입니다. 표면이 거칠면 인상이 산란되고 판독값 사이에 10% 이상의 산란이 발생합니다.
일반적인 테스트 실수
- 적절한 지지 모루 없이 곡면에서 테스트하면 판독값이 낮아집니다.
- 이전 인상에 너무 가깝게 테스트하여 변형된 영역이 새 판독값에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 오스테나이트계 스테인리스에 탄소강용으로 제작된 변환 테이블을 사용합니다.
- 가공으로 인한 잔류 응력이 있는 부품의 경도를 판독하면 결과가 달라집니다.
- 테스트 위치가 지정된 위치와 일치하는지 확인하지 않고 밀 인증서 값을 수락합니다.
품질이 중요한 구매의 경우 평균보다는 판독 횟수, 위치 및 분포를 요청하세요. 추가 세부 정보 없이 "175 HBW"라고 보고된 인증서는 부품이 균일한지 여부에 대해 거의 알려주지 않습니다.
일반적인 316 경도 문제 및 이를 방지하는 방법
이는 입고검사 및 현장 고장 분석에서 가장 자주 나타나는 문제입니다. 각각은 사양이나 프로세스에 뿌리를 둔 원인을 갖고 있으며, 각각은 예방적 답변을 갖고 있습니다.
문제: 냉간 가공 요구 사항에 따라 어닐링된 재료가 공급됨
가장 빈번한 경도 불만. 도면에서는 최소 240 HBW를 요구하고 공급업체는 170 HBW의 표준 어닐링 바를 배송하며 부품은 첫 번째 검사에서 실패합니다. 예방은 단순히 경도 값이 아닌 가공 조건을 지정하고 견적서에 가공 경로를 요청하는 것입니다.
문제: 단일 부품 내 경도 구배
냉간 성형은 불균일한 변형을 발생시킵니다. 압연 스레드는 생크보다 30HBW 더 단단할 수 있으며 드로우 바의 두 끝은 15HBW만큼 다를 수 있습니다. 예방은 도면에서 허용 위치를 정의하고 현실적인 공차 범위를 허용하는 것입니다.
문제: 하류 열 단계로 인해 경도가 감소함
용접, 브레이징 또는 고온 코팅 경화는 생산에 상당한 노력이 필요한 냉간 가공을 어닐링할 수 있습니다. 예방 조치는 모든 열 단계가 최종 냉간 성형에 앞서도록 작업 순서를 지정하거나 저온에서 실행되는 표면 처리를 선택하는 것입니다.
문제: 표면 처리로 인해 내식성이 손상됨
기존의 질화 처리에서는 크롬 질화물이 침전되어 해당 부품이 공식 및 입계 공격에 취약해질 수 있습니다. 예방은 부식이 중요한 곳에는 저온 질화나 침탄을 선택하고, 가정하기보다는 부식 시험을 통해 검증하는 것입니다.
문제: 높은 경도에도 불구하고 마멸
여전히 높은 경도의 316 표면과 일치합니다. 예방책은 경도를 더 높이는 것보다 경도 차이를 도입하거나 윤활제를 지정하거나 표면 마감을 변경하는 것입니다.
문제: 규제 한도를 초과하는 경도
260 HBW의 냉간 압연 316은 신맛 서비스에 대한 NACE MR0175 제한을 초과하므로 기계적 성능에 관계없이 거부됩니다. 예방은 처리 경로를 확정하기 전에 적용 환경을 확인하는 것입니다.
316 스테인레스 경도에 대해 자주 묻는 질문
HRC에서 316 스테인레스의 경도는 무엇입니까?풀림 처리된 316 스테인리스는 일반적으로 20HRC 미만으로 판독되며 이는 Rockwell C 스케일의 신뢰할 수 있는 범위보다 낮습니다. 냉간 가공된 316은 30~50% 감소 시 대략 32~38HRC에 도달할 수 있으며 스프링 템퍼 와이어는 40HRC를 초과할 수 있습니다. 공급업체가 어닐링된 316에 대한 HRC 값을 보고하는 경우 HRC는 해당 경도 수준에서 유효한 척도가 아니기 때문에 대신 Brinell 또는 Rockwell B 수치를 요청하십시오. |
316 스테인리스는 열처리로 경화될 수 있나요?No. 316 스테인리스는 오스테나이트이며 담금질 시 마르텐사이트 변형을 겪지 않습니다. 표준 열처리인 용체화 어닐링은 가장 부드럽고 가장 연성이 있는 상태를 만들어냅니다. 316 경도 증가는 냉간 가공이나 질화와 같은 확산된 표면층에서 발생하며, 담금질 및 템퍼링 사이클에서는 발생하지 않습니다. |
316 스테인레스 강의 브리넬 경도는 얼마입니까?Annealed 316은 일반적으로 150~190HBW를 측정하며 대부분의 제품 표준은 약 215~223HBW로 상한선을 설정합니다. 냉간 압연 316의 범위는 감소율에 따라 200~280HBW이며 스프링 템퍼 와이어는 350HBW를 초과할 수 있습니다. Brinell은 대형 압자를 사용하기 때문에 완성된 소형 부품보다는 바, 플레이트 및 무거운 부품에 선호되는 방법입니다. |
316 스테인리스가 304보다 단단합니까?어닐링된 조건에서는 일반적으로 10HBW 이내로 매우 가깝고 일부 열에서는 304가 약간 더 단단합니다. 냉간 가공 시 의미 있는 차이가 나타납니다. 304 가공 경화는 316보다 약간 더 빠르므로 냉간 가공이 심한 304는 더 높은 값을 나타냅니다. 염화물 환경에서의 내식성을 위해서는 경도에 관계없이 316이 더 나은 선택입니다. |
316 스테인리스는 45HRC에 도달할 수 있습니까?대량 냉간 작업을 통하지 않습니다. 심하게 냉간 가공된 316의 실제 상한선은 약 38~42HRC이며, 이 수준에 도달하면 연성이 거의 남지 않습니다. 저온 질화와 같은 표면 처리를 통해 1000HV 이상의 표면을 생성할 수 있으며 이는 60HRC를 훨씬 넘는 수준으로 변환되지만 경도는 10~30미크론 깊이의 층에만 존재합니다. |
316 스테인리스 스레드가 왜 마모됩니까?마손은 접착 마모이며, 오스테나이트계 스테인리스는 연성이 있고 수동 산화물 층이 천천히 재형성되기 때문에 매우 취약합니다. 높은 접촉 압력 하에서 일치하는 316개 표면을 돌기 수준에서 냉간 용접하고 재료를 찢어냅니다. 경도만 높이는 것만으로는 문제가 해결되는 경우가 거의 없습니다. 결합 부품 간의 경도 차이, 적절한 윤활제 또는 매끄러운 표면 마감이 더 효과적입니다. |
신맛이 나는 서비스에서 316에 적용되는 경도 한계는 무엇입니까?ISO 15156 및 NACE MR0175 캡 오스테나이트 스테인리스는 사워 오일 및 가스 서비스용으로 22 HRC, 약 250 HBW입니다. 황화물 응력 균열 민감성을 제어하는 데는 한계가 있습니다. 냉간 압연 스톡은 이 한도를 쉽게 초과할 수 있으므로 재료를 승인하기 전에 가공 조건을 확인해야 합니다. |
316L은 316과 경도가 다른가요?예, 하지만 약간만요. 316L의 낮은 탄소 함량은 316의 경우 0.08%에 비해 0.03%로 제한되어 고용체 강화 및 가공 경화 속도를 감소시킵니다. 어닐링된 316L은 일반적으로 어닐링된 316보다 10~15HBW 더 부드럽고 냉간 가공 시 간격이 좁아집니다. |
실제 부품 설계에 316 경도가 적합한 경우
숫자에서 물러나면 그림은 간단합니다. 316 스테인리스는 내식성 합금으로 중간 정도의 강도를 가지며 냉간 가공을 통해 상당히 강해질 수 있습니다. 마모성 소재가 아니며, 열처리에 반응하지 않으며, 경도는 규정된 것보다 어떻게 형성되었는지에 따라 결정됩니다.
인서트, 변환 너트, 오일 플러그 및 이를 설치하는 공구 등 나사형 연결 구성 요소의 경우 세 가지 결과가 발생합니다. 첫째, 완성된 부품의 경도는 합금 등급에서 추론되는 것이 아니라 정의된 가공 경로까지 추적할 수 있어야 합니다. 둘째, 경도 사양은 도면의 나사 공차 및 표면 마감과 함께 속합니다. 세 가지가 모두 상호 작용하기 때문입니다. 셋째, 마손이나 마모가 실제 문제인 경우 대답은 일반적으로 높은 경도 수치보다는 재료 페어링 또는 윤활 결정입니다.
이러한 부품을 대량으로 생산하는 제조업체는 매일 그 결과를 확인합니다. 문서화된 판독 위치와 함께 일관된 220~260 HBW로 공장에서 출고되는 스레드 인서트는 입고 검사를 통과하고 예상대로 조립됩니다. 배치 내에서 50HBW만큼 달라지는 부품은 추적 비용이 많이 들고 두 번째 발생을 방지하기 어려운 보증 청구를 생성합니다.
우리 도서관의 관련 독서
316 스테인리스의 경도 거동은 인서트가 변형 없이 자체 나사산을 절단하거나 형성해야 하는 부드러운 모재에서 나사산 인서트의 성능을 형성합니다. 우리의 기술 노트 금속 스레드 인서트가 부드러운 재료의 스레드 강도를 향상시키는 방법 하중 경로, 호스트와 관련된 인서트 경도의 역할, 해당 관계가 잘못 설정되었을 때 나타나는 실패 모드를 살펴봅니다.
자동차, 항공우주 및 철도 프로그램 전반에 걸쳐 작업하는 구매자의 경우 실제적인 교훈은 가공 조건과 승인 위치를 함께 지정하고 들어오는 공장 인증서에만 의존하기보다는 완성된 부품에 대한 경도 데이터를 요청하는 것입니다.
