브레이징에 가장 적합한 스테인리스강은 일반적으로 430형과 같은 페라이트계 등급입니다. 이러한 등급은 304 또는 316과 같은 더 일반적인 오스테나이트계 등급에 흔히 영향을 미치는 응력 부식 균열 및 민감화와 같은 열 관련 문제에 덜 취약합니다. 그러나 "최고의" 재료는 항상 특정 용도, 용가재 및 사용되는 브레이징 공정에 따라 달라집니다.
스테인리스강 브레이징의 핵심 과제는 재료 자체뿐만 아니라 열, 강철의 보호 산화층 및 열팽창 특성 간의 상호 작용을 관리하는 것입니다. 성공은 내부 응력을 최소화하고 적절한 용가재 접착을 보장하는 강철 등급 및 공정을 선택하는 데 있습니다.
스테인리스강이 브레이징 문제를 야기하는 이유
정보에 입각한 선택을 하려면 먼저 브레이징 공정을 복잡하게 만드는 스테인리스강의 고유한 특성을 이해해야 합니다.
강력한 크롬 산화물 층
모든 스테인리스강은 표면에 얇고 보이지 않으며 내구성이 뛰어난 크롬 산화물 층을 형성하기 때문에 "스테인리스"입니다.
이 부동태층은 내식성에는 탁월하지만 브레이징 용가재가 모재와 "젖고" 결합하는 것을 방해합니다. 브레이징 직전에 화학적 또는 기계적으로 제거해야 합니다.
높은 열팽창
많은 일반적인 스테인리스강, 특히 오스테나이트계(300 시리즈) 등급은 가열 및 냉각 시 크게 팽창 및 수축합니다.
이러한 움직임은 어셈블리 및 브레이징 접합부 자체에 엄청난 내부 응력을 유발하여 특히 냉각 주기 동안 뒤틀림이나 균열을 초래할 수 있습니다.
탄화물 석출 위험(민감화)
오스테나이트계 스테인리스강이 고온(약 800–1500°F 또는 425–815°C)에 유지되면 탄소가 크롬과 결합하여 결정립계에 크롬 탄화물을 형성할 수 있습니다.
민감화로 알려진 이 과정은 주변 금속에서 크롬을 고갈시켜 입계 부식 및 응력 균열에 매우 취약하게 만듭니다.
브레이징용 스테인리스강 계열 비교
브레이징의 어려움은 스테인리스강의 주요 계열에 따라 다르게 나타납니다.
오스테나이트계 스테인리스강 (예: 304, 316)
이들은 가장 일반적이지만 브레이징에 가장 문제가 되는 등급입니다. 높은 열팽창 계수로 인해 변형 및 응력 균열에 취약합니다.
또한 민감화에도 취약합니다. 참고 자료는 특히 구리-아연 합금과 같은 특정 용가재로 브레이징할 때 입계 침투로 인한 균열에 대한 취약성을 언급합니다.
페라이트계 스테인리스강 (예: 430, 446)
페라이트계 등급은 종종 브레이징에 선호되는 선택입니다. 열팽창 계수가 낮고 탄소강과 더 유사하여 열 응력의 위험을 크게 줄입니다.
결정적으로, 오스테나이트계 등급을 괴롭히는 민감화에 취약하지 않아 가열 주기 동안 훨씬 더 관대합니다.
마르텐사이트계 스테인리스강 (예: 410, 420)
이러한 등급은 열처리를 통해 얻어지는 경도로 인해 높이 평가됩니다. 브레이징은 가능하지만 고온은 금속의 열처리된 상태를 변경합니다.
마르텐사이트강을 브레이징하려면 경화 및 템퍼링 주기와 공정을 통합하기 위한 신중한 계획이 필요한 경우가 많아 상당한 복잡성이 추가됩니다.
절충점 이해: 재료보다 공정
성공적인 접합은 완벽한 재료를 선택하는 것보다 공정을 제어하는 것에 더 많이 달려 있습니다.
용가재 선택이 중요합니다
용가재의 선택은 모재와 호환되어야 합니다. 언급했듯이 구리-아연 용가재는 응력을 받은 오스테나이트강에 균열을 유발할 수 있습니다.
고성능 응용 분야의 경우 스테인리스강 접합 시 우수한 강도와 내식성을 위해 니켈 기반 용가재가 자주 사용됩니다. 은 기반 합금도 낮은 브레이징 온도로 인해 일반적입니다.
적절한 세척의 중요성
참고 자료는 명확합니다. 표면 준비는 필수입니다. 크롬 산화물 층은 일반적으로 샌드블라스팅 또는 화학적 에칭을 통해 제거해야 합니다.
이어서, 부품은 아세톤과 같은 용매를 사용하여 철저히 탈지해야 합니다. 오염 물질은 용가재가 올바르게 접착되는 것을 방해하여 접합 실패를 초래합니다.
가열 및 냉각 주기 제어
열팽창으로 인한 응력을 완화하려면 가열 및 냉각 속도를 신중하게 제어해야 합니다. 느리고 균일한 냉각 주기는 오스테나이트계 등급의 균열을 방지하는 데 특히 중요합니다.
로 및 진공 브레이징은 이러한 열 주기를 탁월하게 제어할 수 있으므로 중요한 스테인리스강 어셈블리에 종종 선호됩니다.
귀하의 용도에 맞는 올바른 선택
단 하나의 "최고의" 강철은 없으며, 귀하의 특정 목표에 맞는 올바른 강철만 있습니다.
- 단순성과 신뢰성에 중점을 둔다면: 430형과 같은 페라이트계 스테인리스강을 선택하십시오. 낮은 열팽창과 민감화에 대한 면역성으로 인해 가장 간단하고 관대한 옵션입니다.
- 일반적인 내식성 등급을 사용해야 한다면: 304 또는 316과 같은 오스테나이트강을 성공적으로 브레이징할 수 있지만, 호환되는 니켈 또는 은 용가재를 사용하고 응력 균열을 방지하기 위해 가열 및 냉각 속도를 세심하게 제어해야 합니다.
- 높은 경도와 강도에 중점을 둔다면: 마르텐사이트강을 선택하되, 브레이징 작업과 필요한 후 브레이징 열처리를 통합하여 기계적 특성을 복원하는 공정을 개발할 준비를 하십시오.
궁극적으로 성공적인 브레이징은 완벽한 재료를 찾는 것보다 선택한 재료에 대한 공정을 마스터하는 데 더 많이 달려 있습니다.
요약 표:
| 스테인리스강 계열 | 주요 등급 | 브레이징 적합성 | 주요 고려 사항 |
|---|---|---|---|
| 페라이트계 | 430, 446 | 우수 | 낮은 열팽창, 민감화에 면역, 가장 관대함 |
| 오스테나이트계 | 304, 316 | 어려움 | 높은 열팽창, 응력 균열 및 민감화에 취약 |
| 마르텐사이트계 | 410, 420 | 복잡함 | 열처리 주기와 통합 필요 |
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