듀플렉스 스테인레스 스틸(DSS)는 페라이트와 오스테나이트가 각각 50% 정도를 차지하는 스테인레스강을 말합니다. 일반적으로 작은 상의 함량은 30% 이상이어야 합니다. C 함량이 낮은 경우 Cr 함량은 18%~28%, Ni 함량은 3%~10%이다. 일부 강철에는 Mo, Cu, Nb, Ti 및 N과 같은 합금 원소도 포함되어 있습니다.
듀플렉스 스테인레스 스틸오스테나이트와 페라이트의 장점을 결합하고 두 상의 단점을 최소화합니다. 최고의 성능을 지닌 이중 스테인리스강의 구성은 페라이트 함량이 60~40%이고, 오스테나이트 함량이 40~60%입니다. 구성 요소가 크게 줄어들면 이중 강철의 성능이 저하됩니다. 꺾이다.
듀플렉스 스테인레스강의 내식성
듀플렉스 스테인리스강은 표준 오스테나이트계 스테인리스강이 사용되는 대부분의 환경에서 높은 내식성을 나타냅니다. 상대적으로 높은 크롬, 몰리브덴 및 질소 함량으로 인해 염화물 구멍 및 부식에 대한 저항력이 우수합니다. 틈새 부식 성능, 이중상 구조는 염화물 응력 부식 균열이 발생할 수 있는 환경에서 유리합니다.
이중 스테인리스강의 미세 구조에 페라이트가 30% 이상 포함되어 있으면 염화물 응력 부식 균열에 대한 저항성이 오스테나이트계 스테인리스강 304 또는 316보다 훨씬 좋습니다.
듀플렉스 스테인리스강은 일반적으로 공식 저항 등가 수치 PREN 값을 기준으로 구별됩니다. 공식 부식 저항성 등가 수치는 염소 함유 환경에서 국부적인 부식에 대한 스테인리스강의 저항성을 나타냅니다.
듀플렉스 스테인리스강에서 합금 원소의 역할
크롬
강철의 크롬 함량은 대기 부식으로부터 강철을 보호하기 위해 안정적인 크롬 함유 부동태 피막을 형성하기 위해 10.5% 이상이어야 합니다. 스테인레스 강의 내식성은 크롬 함량이 증가함에 따라 증가합니다. 크롬은 페라이트를 형성하는 원소입니다. 강철에 크롬을 첨가하면 체심 입방구조의 페라이트 형성을 촉진할 수 있습니다. 강철의 크롬 함량이 높을수록 오스테나이트 또는 이중상(페라이트-오스테나이트) 구조를 형성하기 위해 더 많은 니켈을 첨가해야 합니다. 크롬 함량이 높을수록 금속간 상의 형성이 촉진될 수도 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 크롬 함량이 최소 16%이고 듀플렉스 스테인리스강은 크롬 함량이 최소 20%입니다. 크롬은 또한 고온에서 강철의 내산화성을 증가시킬 수 있습니다. 크롬의 역할은 매우 중요합니다. 열처리나 용접 후 산화물 스케일이나 템퍼 색상의 형성 및 제거에 영향을 미칩니다. 듀플렉스 스테인리스강에서 템퍼 색상을 산세척하고 제거하는 것은 오스테나이트계 스테인리스강보다 더 어렵습니다.
몰리브덴
몰리브덴은 스테인리스강의 구멍 부식 및 틈새 부식에 대한 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 스테인레스강의 크롬 함량이 18% 이상인 경우 몰리브덴은 염화물 이온 환경에서 크롬보다 공식 및 틈새 부식에 대한 저항력이 3배 더 높습니다. 몰리브덴은 페라이트를 형성하는 원소이며 스테인레스강이 금속간 상을 형성하는 경향을 증가시킵니다. 따라서, 오스테나이트계 스테인리스강은 일반적으로 약 7.5% 미만의 몰리브덴 함량을 갖고, 이중 스테인리스강은 4% 미만의 몰리브덴 함량을 갖습니다.
질소
질소는 오스테나이트 및 이중 스테인리스 강의 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성을 향상시킵니다. 또한 강철의 강도를 크게 높일 수도 있습니다. 실제로 가장 효과적인 고용체 강화 원소이자 저가형 합금 원소입니다. 질소 함유 이중 스테인리스 강의 인성이 향상되는 것은 오스테나이트 함량이 높고 금속간 상이 적기 때문입니다. 질소는 금속간 상의 석출을 방지하지는 못하지만, 금속간 상의 형성을 지연시켜 듀플렉스 스테인레스강의 가공 및 제조에 충분한 시간을 허용할 수 있습니다. 크롬 및 몰리브덴 함량이 높은 내식성이 뛰어난 오스테나이트 및 듀플렉스 스테인리스강에 질소를 첨가하여 시그마 상을 형성하는 경향을 상쇄합니다.
듀플렉스 스테인리스강에는 일반적으로 적절한 상 균형을 달성하기 위해 질소가 첨가되고 니켈 함량이 조정됩니다. 이중상 구조는 페라이트 형성 원소인 크롬과 몰리브덴을 오스테나이트 형성 원소인 니켈과 질소와 균형을 이루어 얻을 수 있습니다.
니켈
니켈은 오스테나이트를 안정시키는 원소이다. 니켈은 스테인리스 강의 결정 구조를 체심 입방 구조(페라이트)에서 면심 입방 구조(오스테나이트)로 변화시키는 것을 촉진합니다. 페라이트계 스테인리스강에는 니켈이 거의 또는 전혀 포함되어 있지 않으며, 듀플렉스 스테인리스강에는 1.5%~7%와 같이 낮거나 중간 정도의 니켈이 포함되어 있으며, 300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스강에는 니켈이 6% 이상 포함되어 있습니다. 니켈을 첨가하면 오스테나이트 스테인리스강에서 유해한 금속간 화합물의 형성이 지연되지만 이중 스테인리스강에서 니켈의 지연 효과는 질소보다 훨씬 덜 효과적입니다. 면심 입방체 구조는 오스테나이트계 스테인리스강에 우수한 인성을 부여합니다. 듀플렉스 스테인레스강의 거의 절반이 오스테나이트이므로 듀플렉스 스테인레스강의 인성은 페라이트계 스테인레스강의 인성보다 훨씬 높습니다.
듀플렉스 스테인레스강의 적용분야
듀플렉스 스테인레스 스틸은 부식성이 높은 환경과 스테인레스 스틸 구조용 엔지니어링 재료로서 다용도 소재입니다.
그 용도는 다음과 같습니다:
제지 산업
화학 및 석유화학 산업
습식 야금학
유기산 및 부식성 매체
오염 제어 장비
화학물질 저장탱크
근해 및 연안 애플리케이션
양조장 배관 설비
