듀플렉스 스테인리스 스틸이란 무엇인가요?

듀플렉스 스테인리스 스틸은 고유한 특성으로 명명된 특수한 유형의 강철입니다. 이중 위상 미세 구조둘 다 포함 오스테나이트 그리고 페리틱 상으로 구성되어 있으며, 각 결정상은 약 50%를 구성합니다. 이 정밀한 미세 구조는 듀플렉스 스테인리스 스틸의 고성능의 기반이 됩니다. 페라이트상은 높은 강도와 응력 부식 균열에 대한 저항성을 제공하며, 오스테나이트상은 뛰어난 인성과 연성을 보장합니다. 이 완벽한 조합 덕분에 듀플렉스 스테인리스강은 단상 강의 한계를 극복하고 강도와 내식성을 모두 갖춘 소재로 거듭날 수 있었습니다.

이 문서에서는 듀플렉스 스테인리스 스틸의 특성, 유형 및 적용 분야에 대한 포괄적인 개요와 일반적인 질문에 대한 답변을 제공합니다.

역사적 발전

듀플렉스 스테인리스강의 기원은 1930년대 스웨덴에서 염화물 부식을 방지하기 위해 아황산염 제지 산업에서 사용하기 위해 처음 개발된 것으로 거슬러 올라갑니다. 그러나 당시의 제련 기술로 인해 그 적용 범위는 제한적이었습니다. 1970년대에 이르러서야 제련 기술의 발달로 아르곤 산소 탈탄(AOD) 제련 기술을 통해 연구자들은 강철의 탄소와 질소 함량을 정밀하게 제어할 수 있었습니다. 이 혁신은 오스테나이트와 페라이트의 비율을 안정화하여 대규모 생산 및 적용으로 이어졌습니다. 22052세대 듀플렉스 스테인리스 스틸을 개발했습니다. 이후 질소 강화 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(예 2507) 1980년대에는 더욱 가혹한 환경에서도 사용이 확대되어 현대 산업에서 없어서는 안 될 고성능 소재로 자리 잡았습니다.

마이크로 구조

오스테나이트와 페라이트 결정상으로 구성되며, 일반적으로 스트립 또는 섬과 같은 구조로 번갈아 배열됩니다. 오스테나이트상은 면 중심 입방체(FCC) 구조를 가지며, 페라이트상은 몸체 중심 입방체(BCC) 구조를 가집니다. 이 이중 구조는 두 결정상의 장점을 결합하여 페라이트상의 결정립 경계가 균열 전파를 효과적으로 차단하여 높은 강도와 응력 부식 균열에 대한 저항성을 제공합니다. 동시에 오스테나이트상의 인성과 연성은 가공 및 사용 중 소재의 신뢰성을 보장합니다.

구성

다음 표는 일반적인 듀플렉스 등급에 대한 주요 합금 원소의 일반적인 범위를 보여줍니다.

합금 원소	2205(표준)	2507(슈퍼)	2101(린)	32760 (슈퍼)
크롬(Cr)	22% – 23%	24% – 26%	21% – 22%	24% – 26%
니켈(Ni)	4.5% – 6.5%	6% – 8%	1.5% – 2.5%	6% – 8%
몰리브덴(Mo)	3% – 3.5%	3% – 5%	0.1% – 0.8%	3% – 4%
질소(N)	0.14% – 0.20%	0.24% – 0.32%	0.20% – 0.25%	0.20% – 0.30%
탄소(C)	≤0.030%	≤0.030%	≤0.030%	≤0.030%
망간(Mn)	≤2%	≤1.2%	4% – 6%	–
실리콘(Si)	≤1%	≤0.8%	–	–
인(P)	≤0.03%	≤0.035%	–	–
구리(Cu)	–	–	0.1% – 0.8%	0.5% – 1.0%
텅스텐(W)	–	–	–	0.5% – 1.0%

성능

듀플렉스 스테인리스 스틸의 독특한 구조는 뛰어난 성능을 제공하여 까다로운 용도에 적합한 소재입니다. 다음 표에서는 일반적인 듀플렉스 스테인리스 스틸 등급의 구체적인 특성을 자세히 설명합니다.

속성	2205(표준 양면 인쇄)	2507(슈퍼 듀플렉스)	2101(린 듀플렉스)	32760(슈퍼 듀플렉스)
인장 강도	620 - 880 MPa	800 - 1000 MPa	600 - 850 MPa	780 - 950 MPa
수율 강도	최소 450 MPa	최소 550 MPa	최소 400 MPa	최소 550 MPa
내식성	염화물 환경에서 피팅, 틈새 및 응력 부식 균열에 대한 내성이 뛰어납니다.	피팅, 틈새 및 응력 부식 균열에 대한 저항성이 매우 높습니다. 2205보다 우수합니다.	다양한 환경에서 304L에 필적하는 우수한 응력 부식 균열 저항성을 제공합니다.	부식과 침식에 대한 탁월한 내성. 가장 혹독한 환경에서 사용됩니다.
인성	특히 -50°C 이하의 저온에서 좋습니다.	취성에 대한 저항력이 좋습니다.	좋아요.	훌륭합니다.

듀플렉스 스테인리스 스틸의 종류

듀플렉스 스테인리스 스틸은 단일 소재가 아니라 합금 함량과 성능에 따라 여러 종류로 분류되는 여러 등급의 제품군입니다.

• 린 듀플렉스 스틸: 이러한 등급은 값비싼 니켈 함량을 줄이고 성능을 유지하기 위해 망간과 질소를 증가시켜 보완합니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다. 2101는 내식성이 우수하고 비용 효율적인 솔루션을 제공하며 건축 및 구조 분야에 자주 사용됩니다.
• 표준 듀플렉스 스틸: 대표 2205가장 널리 사용되고 균형이 잘 잡힌 등급으로 강도와 내식성이 뛰어납니다. 대부분의 애플리케이션 시나리오에 가장 적합한 선택입니다.
• 슈퍼 듀플렉스 스틸: 다음과 같은 성적 2507 그리고 32760 에는 크롬, 몰리브덴, 질소 함량이 높습니다. 따라서 매우 강하고 부식에 강합니다. 해수 담수화 및 산성이 강한 매체와 같이 가장 혹독한 환경을 위해 특별히 설계되었습니다.

성적

듀플렉스 스테인리스강은 내식성과 강도 수준에 따라 다양한 등급으로 제공됩니다. 다음은 몇 가지 일반적인 듀플렉스 스테인리스강 등급과 그 적용 분야입니다:

등급	일반 이름	주요 속성	일반적인 애플리케이션
2205	표준 듀플렉스 스틸	균형 잡힌 강도 및 내식성	석유 및 가스, 화학 공학, 해양 공학
2507	슈퍼 듀플렉스 스틸	매우 높음 내식성	해수 담수화, 혹독한 산성 환경
2101	린 듀플렉스 스틸	비용 효율적이고 우수한 내식성	건설, 경공업
32760	슈퍼 듀플렉스 스틸	매우 높은 강도 및 내식성	심해 장비, 열교환기

용접 문제

듀플렉스 스테인리스강 용접은 단상 스테인리스강 용접보다 더 복잡합니다. 주요 과제는 용접에서 오스테 나이트 계와 페라이트 계의 균형을 유지하는 데 있습니다. 용접 열 사이클이 제대로 제어되지 않으면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

• 위상 불균형: 용접으로 인한 열은 용접 이음새와 열 영향을 받는 영역의 위상 균형에 영향을 줄 수 있습니다. 과도한 열 투입 또는 빠른 냉각 속도는 페라이트 함량이 지나치게 높아져 재료의 인성과 내식성이 저하될 수 있습니다.
• 유해한 단계의 형성: 특정 온도 범위(예: 800°C~950°C)에 장시간 노출되면 시그마 상(σ-상)과 같은 깨지기 쉬운 금속 간 상이 형성될 수 있습니다. 이러한 유해한 상은 재료의 인성, 연성 및 내식성을 심각하게 저하시킬 수 있습니다.

따라서 듀플렉스 스테인리스강 용접은 열 입력, 인터패스 온도, 냉각 속도를 엄격하게 제어해야 합니다. 또한 용접 접합부가 우수한 기계적 및 부식 방지 특성을 유지하려면 모재 금속의 성분과 거의 일치하는 특수 필러 재료를 사용하는 것이 필수적입니다.

자주 묻는 질문

듀플렉스와 316 스테인리스 스틸의 차이점은 무엇인가요?

• 316 스테인리스 스틸 은 적당한 강도와 내식성을 가진 오스테나이트계 스테인리스강이지만 응력 부식 균열에 대한 내성이 약합니다.
• 이중 스테인리스 스틸 (예: 2205)는 316보다 강도가 두 배 높고 염화물 환경에서 피팅 및 응력 부식 균열에 대한 저항성이 훨씬 뛰어납니다.

듀플렉스 2205 스테인리스 스틸과 동등한 것은 무엇인가요?

국제적으로 2205의 표준 ASTM 등급은 다음과 같습니다. S32205. 다른 국가에서 이와 동등한 등급을 받은 국가로는 중국의 022Cr22Ni5Mo3N 및 EU의 1.4462.

304는 듀플렉스 스테인리스강인가요?

아니요, 304 스테인리스 스틸 은 고전적인 오스테나이트 스테인리스강으로, 미세 구조가 거의 전적으로 오스테나이트 상으로 구성되어 있습니다.

듀플렉스 스테인리스 스틸의 킬로그램당 가격은 얼마인가요?

듀플렉스 스테인리스 스틸의 가격은 일반적으로 다음과 같습니다. 더 높음 합금 구성에 크롬, 몰리브덴, 니켈 등 더 비싼 원소가 포함되어 있기 때문에 일반 스테인리스강(304, 316 등)보다 더 비쌉니다. 구체적인 가격은 등급, 시장 수급, 제품 형태(시트, 파이프 등) 및 공급업체에 따라 달라집니다.

요약

듀플렉스 스테인리스 스틸은 뛰어난 특성 조합으로 복잡하고 까다로운 산업 과제를 해결하는 데 있어 독보적인 이점을 제공합니다. 단순한 소재가 아니라 현대 엔지니어링 기술의 발전을 보여주는 증거입니다. 고강도와 우수한 내식성을 모두 갖춘 소재를 찾고 있거나 비용 효율성과 성능 사이의 완벽한 균형을 찾고 있다면 듀플렉스 스테인리스 스틸은 고려할 가치가 있는 이상적인 선택입니다.

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