309S 스테인레스 스틸 등급 : 구성, 특성, 열처리 및 응용

309S 스테인리스강은 22.0~24.0% 크롬과 12.0~15.0% 니켈을 함유한 오스테나이트계 크롬-니켈 합금인 309등급의 저탄소 버전입니다. 미국에서는 UNS S30908, 유럽 시스템에서는 1.4833으로 지정된 이 제품은 주로 연속 사용 시 최대 약 1000°C 온도의 산화 대기에서 작동하는 구성품에 대해 지정되었습니다.

정의된 사양 한계는 탄소입니다. 309S는 0.08% C로 제한되는 반면 직선 309는 최대 0.20%를 허용합니다. 저탄소는 재료가 용접되거나 430~900°C 범위에서 유지될 때 결정립 경계에서 크롬 탄화물 석출을 억제하므로 309S는 용접 제작 및 열 순환 장비에 선호됩니다.

제품 형태와 등급을 혼동하지 마십시오. 309S는 Sheet, Plate, Bar, Pipe 등에 사용되는 가공사양입니다. 용광로 롤러, 가마 판 또는 열처리 설비와 같은 주조 부품에 동일한 Cr-Ni 합금 계열이 필요한 경우 주조소에서는 단조 309S 사양보다는 ASTM A297 등급 HH와 같은 주조 등급을 사용합니다.

309S(UNS S30908)의 화학 성분

309S의 화학은 ASTM A240 및 이에 상응하는 유럽 사양과 같은 표준에 의해 설정됩니다. 모든 고온 특성은 아래 균형을 따릅니다.

고합금 310S(Cr 24~26%, Ni 19~22%)에 비해 309S는 더 저렴한 베이스를 제공하면서도 약 1000°C에서 실용적인 내산화성을 제공합니다. 310S의 추가 니켈은 크리프 강도와 심각한 열 순환에 대한 저항성에서 눈에 띄는 마진을 확보합니다. 이것이 바로 작동 온도가 약 1000°C 이상으로 올라가면 310S가 309S를 대체하는 경향이 있는 이유입니다.

기계적 및 물리적 특성

어닐링된 조건에서 309S는 부드럽고 연성이며 비자성입니다. 아래 값은 핫 서비스 조건이 아닌 조작된 조건을 설명합니다.

사용 온도가 900°C인 경우 최소 인장력 515MPa를 기준으로 309S를 선택하지 마십시오. 허용 응력은 600°C 이상으로 급격하게 떨어지며 실제 한계는 정확한 단면 두께에 대한 산화 속도와 크리프 수명에 의해 설정됩니다. RFQ를 보낼 때 대기, 최고 온도 및 부하를 명시하십시오. 그런 다음 공급업체는 309S, 주조 HH/HK 등급 또는 310S 업그레이드 중에서 결정할 수 있습니다.

309S 대 310S 및 주조 내열 등급

309S와 가장 가까운 주조 상대는 ASTM A297 등급 HH입니다. 이 합금은 공칭 조성이 가공 등급과 약 96%의 원소를 공유하지만 주조에 고온 크리프 강도를 제공하기 위해 더 많은 탄소를 함유하는 25Cr-12Ni 합금입니다.

이러한 구별은 조달 과정에서 가장 흔히 발생하는 혼란의 원인입니다. 퍼니스 롤러 도면을 보내고 그 위에 "309S"라고 적는 경우, 주조 주조소에서는 일반적으로 HH 유형 화학(24-28% Cr, 11-14% Ni, 0.20-0.50% C)을 제안합니다. 왜냐하면 저탄소 단조 화학은 두꺼운 하중 지지 부분에 필요한 주조 미세 구조와 파열 강도를 개발하지 못하기 때문입니다. 먼저 제품 형태를 선택하십시오. 시트 또는 파이프를 절단, 성형 및 용접할 수 있는 단조 309S; 부품이 성형되고, 무겁고, 온도에 따라 하중을 받는 주조 A297 등급입니다.

용광로에서 하중을 전달하는 원형 부품의 경우 원심 주조는 조밀하고 방향성 있는 응고 구조를 생성하므로 일반적으로 올바른 경로입니다. 압연 및 용접된 309S 파이프는 가스 덕트에 적합합니다. 1000°C에서 자체 무게를 유지해야 하는 튜브는 화학적 특성이 제어된 원심 주조 제품이어야 합니다.

원심주조 내열 스테인레스강관 이 파이프는 조밀하고 방향성 있는 응고 구조를 위해 원심 주조 방식으로 생산되므로 1000°C에서 자중을 유지해야 하는 가스 덕트 및 튜브와 같이 고온에서 하중을 받는 로 부품에 적합합니다. 제품보기 →

제조 및 열처리

309S는 표준 오스테나이트 스테인리스 절차에 따라 절단, 성형, 기계 가공 및 용접될 수 있습니다. 한 가지 중요한 규칙은 전체 용액 어닐링과 빠른 냉각으로 열간 작업을 마무리하는 것입니다.

용액 어닐링은 크롬 탄화물을 용해시키기에 충분한 온도를 유지하면서 1038~1120°C에서 수행된 다음 물 담금질 또는 격렬한 공기 냉각으로 이어집니다. 이 등급은 열처리로 경화될 수 없습니다. 냉간 가공을 통해 얻은 강성은 단순히 가공 경화되고 어닐링 시 사라집니다.

용접은 간단합니다. 적합한 309 또는 309L 충전재를 사용하고, 매우 단단한 부분을 제외하고는 예열을 피하고, 층간 온도를 적당한 수준으로 유지하십시오. 0.08% 탄소 캡은 스트레이트 309에 비해 열 영향부에서 크롬 탄화물 침전을 크게 줄여줍니다. 이는 309S의 용접물이 별도의 용접 후 처리 없이 용광로 서비스에 들어갈 수 있는 이유입니다.

동일한 추론이 열처리 사이클을 통해 공작물을 운반하는 고정 장치에도 적용됩니다. 트레이 디자인과 트레이 재료가 함께 온도 균일성을 결정하며, 열처리 트레이 설계 최적화 주조소에서 툴링을 주조하기 전에 확인하는 구조적 요소에 대해 설명합니다. 반복적인 열 순환의 경우 강화된 리브가 있는 주조 고정 장치가 얇은 판금 버전보다 성능이 뛰어납니다. 이는 대부분의 작업자가 연속 열처리 라인을 위해 용접된 309S 프레임워크에서 주조 HH 유형 바스켓 및 트레이로 전환하는 이유입니다.

Well-Type Furnace용 적층형 열처리 바스켓 열처리 중 부품을 정리하도록 설계된 이 쌓을 수 있는 바스켓은 용광로 용량과 공기 흐름을 개선하여 균일한 가열과 일관된 결과를 보장합니다. 특히 주조 HH 유형 바스켓이 용접 판금 버전보다 성능이 뛰어난 연속 열처리 라인에 적합합니다. 제품보기 →

일반적인 고온 애플리케이션

309S는 최대 약 1000°C의 깨끗하고 산화되는 분위기와 용접 또는 냉간 성형으로 제조할 수 있는 부품에 사용되는 경제적인 기본 스테인리스입니다.

• 열처리 설비: 850~1000°C에서 작동하는 트레이, 바스켓, 레토르트 및 머플.
• 용광로 내부: 복사관, 버너 노즐, 연소실 및 내화 앵커.
• 회전식 가마용 가마 하드웨어: 가마 가구, 가마 입구 및 꼬리 보호판, 내열 밀봉 스트립.
• 폐기물 에너지 및 전력 장비: 보일러 구성 요소, 공기 예열기 섹션 및 수트블로어 랜스.
• 석유화학 플랜트 구성요소: 써모웰, 공기 매니폴드, 촉매 지지 그리드 및 반응기 내부.

두 가지 적용 제한 사항을 기억해 둘 필요가 있습니다. 약 500°C 이상의 황 함유 대기에서 309S의 니켈은 황화에 취약하므로 다른 합금 계열이 필요할 수 있습니다. 1000°C 근처의 강한 열 순환 하에서 얇은 가공 라이너는 설계된 리브가 있는 주조 구성 요소 이전에 왜곡됩니다. 이것이 바로 용광로 롤러와 가마용 보호판이 시트로 제작되기보다는 거의 항상 주조되는 이유입니다.

내열 원심 주조로 롤러 이 롤러는 고온과 회전 응력을 견딜 수 있도록 내열 합금으로 제작되어 원심 주조로에서 안정적인 움직임을 제공합니다. 리브가 있는 주조 설계는 얇은 단조 라이너보다 열충격 저항성이 뛰어나 까다로운 응용 분야에서 사용 수명을 연장합니다. 제품보기 →

309S 구성요소 지정 방법: 조달 고려 사항

가장 유용한 단계는 모든 RFQ에 제품 형태와 관리 표준을 명시하는 것입니다. "309S 캐스팅" 요청은 기술적으로 모호하며 비교할 수 없는 견적을 생성합니다.

• 연판 및 시트의 경우 ASTM A240을 지정하고, 용접 파이프의 경우 ASTM A312 또는 A358을, 주조의 경우 ASTM A297을 지정합니다.
• 실제 열 분석을 요청하고 밀 테스트 인증서에서 크롬, 니켈, 탄소 값을 확인합니다.
• 주조의 경우, 주조소에서 사용하는 충전 화학, 주조 경로 및 주조 후 열처리 절차를 확인합니다.
• 듀티 사이클(최고 온도, 대기 구성, 체류 시간, 순환 주파수)을 보냅니다.
• 900°C를 초과하는 중요한 하중 지지 부품의 경우 실온 인장 값보다는 크리프 파열 데이터 또는 문서화된 서비스 이력이 필요합니다.

동일한 Cr-Ni 합금 계열의 단조품과 주조물을 모두 다루는 공급업체는 추측 없이 듀티 사이클을 올바른 제품 형태로 변환할 수 있습니다. 우리의 내열합금강 주조공장 가마, 용광로 및 열처리 라인에 대해 여기에 설명된 주조 등급을 생산했으며 단조 309S 구성 요소가 로드 케이스에 적합한 솔루션이 아닌 경우 주조 화학을 권장할 수 있습니다.

309S에 대해 자주 묻는 질문

309와 309S의 차이점은 무엇입니까?

탄소 한도만 적용됩니다. 309는 최대 0.20%의 탄소를 허용합니다. 309S는 0.08%로 제한됩니다. 저탄소는 430~900°C 범위에서 용접 및 서비스 중 크롬 탄화물 침전을 제한하므로 309S가 용접 및 열 순환 장비에 선호되는 이유입니다.

309S를 주물에 사용할 수 있나요?

309S는 공식적으로 가공된 명칭입니다. 주조 부품의 경우 주조소에서는 동일한 Cr-Ni 기반의 ASTM A297 등급을 사용하며 일반적으로 약 1000°C에서 등급 HH(0.20~0.50% C의 25Cr-12Ni)를 사용합니다. "309S 주조" 도면을 제출하면 주조소에서 HH 유형 화학을 제안하고 대체 방법을 설명할 것으로 기대합니다.

309S와 310S 중 어느 것이 고온에 더 좋나요?

310S. 더 높은 크롬(24~26%)과 니켈(19~22%)이 더 안정적인 산화물 스케일과 더 나은 크리프 강도를 제공하므로 약 1000°C 이상 또는 심각한 열 순환 하에서 지정됩니다. 309S는 등급 내에서 깨끗한 산화 공기의 가치 선택으로 남아 있습니다.

309S는 용접 후 어닐링이 필요합니까?

대부분의 고온 서비스에서는 그렇지 않습니다. 탄소 함량이 낮기 때문에 열 영향을 받는 부분이 민감해지는 것을 방지할 수 있습니다. 용접물이 수성 부식성 매체에 직면하는 경우 1038~1120°C에서 완전 용액 어닐링을 수행한 후 급속 냉각을 지정할 수 있습니다.

309S는 자성을 띠나요?

어닐링된 상태에서는 오스테나이트 등급에서 예상되는 바와 같이 본질적으로 비자성입니다. 냉간 가공은 약간의 자성을 유발할 수 있지만 용광로 및 가마 응용 분야에서는 거의 중요하지 않습니다.