마레이징강의 열처리(용체화, 시효처리)와 물성치

1.마레이징강의 의미

마레이징강이란 마텐자이트(마르텐사이트,martensite)+에이징(시효경화,aging)가 합쳐진 단어로 마르텐사이트를 시효경화 처리를 거쳐 만든 강입니다.

마레이징강을 18Ni 라고도 하는데 18%의 Ni(니켈)을 포함하고 있기 때문입니다. 니켈 함량이 18% 보다 많아지면 담금질 시 오스테나이트가 남아 있을 확률이 증가합니다.

마레이징강에서 등급을 200,250,300,350 이렇게 분류하는데 이 숫자의 의미는 인장강도(ksi)를 뜻하는것입니다.

2. 마레이징강의 특징

1) 초고강도강: 인장강도가 1800MPa, 항복강도가 1400MPa 이상되는 강으로 SM45C의 인장강도가 약 500MPa~600MPa인것에 대비 엄청 고강도인것을 알 수 있습니다.
고온(500℃)에서의 강도도 우수하기에 로켓이나 항공기 기체 부품, 공구, 다이 등에 사용됩니다.

2) 우수한 내식성: Ni(니켈)을 18% 이상 포함하고 있기에 내식성이 좋습니다.

3) 낮은 탄소함량: 마르텐사이트 조직에 시효처리를 통해 탄소함량이 0.03%이하로 구성됩니다.

3. 마레이징강의 물성치

1) 일반적인 마레이징강의 물성치 (시효처리 된 직경 16mm 원형 바)

등급 인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%) 단면감소율(%) 경도(HRC) 탄성계수 (GPa)
200 1824 1760 12 58 51.3 183
250 1973 1918 11.5 57.9 51.3 190
300 2027 2000 11.8 56.6 54.3 190
350 2415 2363 7.5 35.4 55 200

 

2) 시효처리 하지않은(unaged) 마레이징강 (815℃ 어닐링 후 공랭처리)

등급 인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%) 단면감소율(%) 경도(HRC)
200 965~1000 760~807 17~18 72~79 28~30
250 1000~1140 725~895 8~16 55~70 28~35
300 1000~1170 760~895 6~15 45~60 30~37

 

3) 용체화 방법에 따른 마레이징 물성치 (마레이징강 300 등급, 용체화 후 3시간 동안 480℃ 시효처리)

용체화 어닐링 인장강도(MPa) 항복강도(0.2%) (MPa) 전단강도(MPa) 연신율 (표점거리 25mm) 단면감소율(%)
815℃ 15분 2095 2080 1160 9.1 56
871℃ 15분 2027 2000 1117 9.2 55
927℃ 15분 2005 1965 1103 8.8 54
815℃ 1시간 2040 2000 1117 9.4 56

 

4) 시효처리 방법에 따른 마레이징강 물성치

등급 열처리 방법 인장강도
(MPa)
항복강도(MPa) 연신율(%)
(표점거리 50mm)
단면감소율(%) 파괴인성
(MPa √m)
18Ni 200 A 1500 1400 10 60 155~240
18Ni 250 A 1800 1700 8 55 120
18Ni 300 A 2050 2000 7 40 80
18Ni 350 B 2450 2400 6 25 35~50
18Ni cast C 1750 1650 8 35 105

<열처리 방법>

A: 용체화 815℃ 1시간 → 시효처리 480℃ 3시간

B: 용체화 815℃ 1시간 → 시효처리 480℃ 12시간

C: 1150℃ 1시간 → 595℃ 1시간 → 용체화 815℃ 1시간 → 시효처리 480℃ 3시간

*용체화 후 제품을 실온까지 냉각시켜야함.