스테인리스 스틸 패스너 : 재료 과학, 제조 혁신 및 산업 응용 분야

스테인레스 스틸 패스너의 야금 기초

1. 합금 분류 및 주요 등급

스테인레스 스틸 패스너 그들의 결정 구조 및 합금 조성물로 분류됩니다.

• 오스테 나이트 (300 시리즈) :

  • AISI 304 (1.4301) : 18비율 CR, 8비율 Ni; 클로라이드 저항성의 중간 정도의 범용 사용.

  • AISI 316 (1.4401) : 16–18비율 CR, 10–14비율 Ni, 2–3비율 MO; 해양 응용에 대한 우수한 구덩이 저항.

• Martensitic (400 시리즈) :

  • AISI 410 (1.4006) : 12비율 CR, 1% C; 고강도 볼트 (최대 1,500 MPa UT)의 경우 열처리 가능.

• 이중 (예 : 2205) :

  • 22% CR, 5% Ni, 3% MO; 오스테 나이트 강인성과 페라이트 응력 부식 균열 (SCC) 저항을 결합합니다.

2. 부식 저항 메커니즘

• 수동 층 형성 : 산화된 환경에서 산화 크롬 (Cromium) 필름 (3-5 nm 두께)자가 복장.

• 피팅 저항 등가 숫자 (Pren) :

  $$\text{프렌}=\mathrm{\%}\text{Cr}3.3\times \mathrm{\%}\text{모}16\times \mathrm{\%}\text{N}$$

  더 높은 Pren (> 35)은 염화물 유발 부식에 대한 내성을 나타냅니다.

3. 기계적 특성

고급 제조 공정

1. 차가운 단조 및 실 롤링

• 콜드 제목 : 고속 포머 (200-400 스트로크/분)는 재료 폐기물을 최소화하는 블랭크로 와이어를 형성합니다.

• 스레드 롤링 : 압축 잔류 응력으로 인해 20% 더 높은 피로 강도 대 절단 실을 생성합니다.

2. 열처리

• 솔루션 어닐링 (오스테 나이트) : 1,010–1,120 ° C 담금질을 해소하고 부식 저항을 회복시킵니다.

• Quench & Temper (Martensitic) : 경도 제어 (28-32 HRC)를 위해 980 ° C에서 600 ° C 템퍼링에서 오일 켄칭.

3. 표면 처리

• 패시베이션: 질산 목욕 (20–50% v/v)은 철 오염 물질을 제거하여 크 인 오 층 무결성을 향상시킵니다.

• 전기 분비 : 미세 스무 (RA <0.1 μM)는 식품/제약 응용 분야에서 박테리아 부착을 감소시킨다.

• PVD 코팅 : 주석 또는 CRN 층 (3-5 μm)은 고주파 응용 분야에서 내마모성을 향상시킵니다.

산업 응용 프로그램 및 성능 기준

1. 해양 및 해외 공학

• 316L 등급 패스너 : Pren 26–33은 붉은 녹없이 1,000 시간 동안 소금 스프레이 (ASTM B117)를 견딜 수 있습니다.

• 슈퍼 듀플렉스 볼트 (예 : UNS S32750) : HASS 노출이있는 해저 석유 굴착 장치의 경우 Pren> 40.

2. 화학적 처리

• 합금 20 (UNS N08020) : 20% CR, 35% Ni, 3.5% Cu; 높은 온도에서 황산에 저항합니다.

• PTFE 코팅 너트 : 공격적인 매체의 담즙을 방지합니다 (pH <2).

3. 자동차 및 항공 우주

• A286 (660 MPa) : 배기 매니 폴드 스터드 (800 ° C주기 내성)에 대한 침전 증인 오스테 나이트 합금.

• Lockbolt 시스템 : 기체 어셈블리의 경우 12.9 학년 강도를 가진 모노 볼트 ® 핀.

4. 재생 에너지

• 풍력 터빈 플랜지 볼트 (ASTM A320 L7) : 북극 설치에 대해 -150 ° C에서 테스트되었습니다.

기술적 과제 및 완화 전략

1. 담즙과 차가운 용접

• 원인: 조임 중 마찰 열 (≥0.5 μm 표면 거칠기).

• 솔루션 :

  • 몰리브덴 이황화 (MOS₂) 코팅.

  • 비대칭 스레드 형태 (예 : Spiralock®).

2. 스트레스 부식 균열 (SCC)

• 위험 요소 : CL⁻ 농도> 10 ppm, 인장 응력> 50% 수율.

• 방지:

  • 이중 또는 슈퍼 오스테 나이트 (6% Mo) 등급을 사용하십시오.

  • 압축 표면 응력을 유도하기 위해 샷 피닝을 적용하십시오.

  • 

3. 수소 취소

• 취약한 등급 : 고강도 마르텐 시스트 (≥1,200 MPa).

• 대책 :

  • 도금 후 24 시간 동안 190-230 ° C에서 베이킹.

  • 낮은 수소 전기 도금 공정 (예 : 아연-니켈).

혁신 및 시장 동향

1. 첨가제 제조

• 3D 프린트 커스텀 패스너 : 복잡한 형상에 대해 17-4 pH 스테인리스의 레이저 분말 침대 융합 (LPBF).

• 토폴로지-최적화 된 디자인 : 강도를 손상시키지 않고 최대 40%의 체중 감소.

2. 스마트 패스너

• 임베디드 센서 : 실시간 하중 모니터링을위한 볼트의 스트레인 게이지 (IoT 지원 예측 유지 보수).

• RFID 태깅 : 중요한 인프라 프로젝트에서 패스너 수명주기를 추적하십시오.

3. 지속 가능한 생산

• 재활용 스테인레스 스틸 : 스크랩 기반 용융물 (예 : Outokumpu CircleGreen®)을 사용한 80% 저탄소 발자국.

• 생분해 성 윤활제 : NSF H1 표준을 충족하는 식물 기반 스레딩 화합물.

4. 글로벌 시장 역학

• 성장 투영 : 4.8% CAGR (2023–2030), 해외 바람과 EV 부문에 의해 구동됩니다.

• 지역 수요 : 아시아 태평양 지역은 45%의 시장 점유율 (중국, 인도 인프라 확장)으로 지배적입니다 .