A2인가 A4인가: 스테인리스 체결 부품의 표시가 실제로 뜻하는 것

스테인리스 체결 부품에서 가장 흔한 두 가지 실수는 같은 오독에서 나옵니다. 머리의 표시를 하나의 등급으로 읽는 것입니다. 그렇지 않습니다. 표시에는 독립된 두 가지 결정이 담겨 있으며, 구매자는 하나를 맞히고 다른 하나를 틀려도 알아차리지 못할 수 있습니다.

표시 읽는 법

ISO 3506-1에 따르면 스테인리스 볼트는 강종 뒤에 강도 등급을 붙여 표시합니다. A4-80을 예로 들면 다음과 같습니다.

‘A’는 오스테나이트계 강을 뜻합니다. A2는 몰리브덴이 없는 오스테나이트계 그룹으로 대체로 304계 재료에 해당하고, A4는 몰리브덴을 함유한 그룹으로 대체로 316계에 해당합니다. ISO 3506-1은 마르텐사이트계, 페라이트계, 듀플렉스 강종도 다루며, 이들은 다른 문자를 씁니다.

A4의 몰리브덴이 주는 것

기능상의 차이는 몰리브덴입니다. 316 계열에는 약 2–3% 들어 있고 304에는 사실상 없습니다. 몰리브덴이 주는 것은 염화물에 의한 공식과 틈새 부식에 대한 저항입니다.

공식은 국부적인 파손입니다. 염화물 이온이 표면의 한 점에 모여 부동태 산화 피막을 깨뜨리고, 안쪽으로 계속 파고드는 작은 구멍을 냅니다. 체결 부품은 겉보기에는 쓸 만해 보여도 정작 중요한 위치에서 단면을 잃고 있을 수 있습니다.

이 축에서 강종을 비교할 때는 보통 성분으로 계산하는 내공식 당량수를 씁니다.

PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N

각 재료에 허용된 성분 범위를 대입하면 304계 강은 10대 후반에서 20대 초반, 316계 강은 20대 중반에서 30 안팎에 놓입니다. 차이는 거의 전부 몰리브덴 항에서 나옵니다.

PREN은 지나치게 많이 쓰이므로 두 가지 단서를 달아 둡니다. PREN은 비교용 지표이지 사용 수명 예측이 아니며, 온도, 틈새 형상, 표면 상태, 갈바닉 효과를 반영하지 않습니다. 그리고 강도에 대해서는 아무것도 말하지 않습니다.

두 강종 모두 갈바닉 계열에서 한 자리만 차지하지 않고, 활성 상태와 부동태 상태의 두 항목을 가집니다. 양극 지수표를 참고하십시오.

A2로 정말 충분한 경우

모든 것을 A4로 올리는 것은 흔하고도 비싼 반사 작용입니다. 실제로 결정을 내리는 질문은 단순합니다. 염화물이 있습니까?

유용한 원칙은 이것입니다. 조립품이 얼마나 중요해 보이는지가 아니라 노출 환경으로 결정하십시오. 건조한 실내 캐비닛 안의 중요한 체결부에는 A4가 필요 없습니다. 파도에서 200미터 떨어진 사소한 브래킷에는 필요합니다.

강도 숫자는 별개의 결정입니다

돈이 소리 없이 낭비되는 곳이 바로 여기입니다. A2에서 A4로 바꾸면 부식 거동은 달라지지만 강도는 그대로입니다. A4-70과 A2-70은 같은 강도 등급입니다. 체결부에 더 큰 체결 축력이 필요했다면 문자를 바꾼다고 해서 얻어지지 않았습니다.

반대 방향의 실수도 있습니다. 부식 환경에서 ‘안전을 위해’ 더 높은 강도 등급을 지정하는 것입니다. 숫자가 높다고 염화물에 강해지지 않습니다.

세 번째 실수는 재료를 넘나들며 비교할 때 생깁니다. A2-70은 8.8에 비해 인장 강도가 12.5%, 항복 강도가 30% 낮습니다. 450 MPa 대 640입니다. 스테인리스 표시는 인장 강도만 나타내고 항복비는 전혀 담지 않기 때문입니다. 초기 체결력은 항복 강도를 기준으로 설정되므로, 두 볼트는 체결부 안에서의 거동보다 서류상에서 훨씬 가까워 보입니다.

그러므로 두 개의 질문으로 다루고, 다음 순서로 물으십시오.

1. 노출 환경은 무엇입니까? → 강종 그룹이 정해집니다(A2 / A4 / 기타)
2. 체결부가 받는 하중은 얼마입니까? → 강도 등급이 정해집니다(-70 / -80 / 기타)

따로 답하면 표시는 저절로 정해집니다. 한꺼번에 답하면 이 페이지가 막으려는 동전 던지기 같은 결과가 나옵니다.

그래서 18-8로 주문하지만, 그것은 사양이 아닙니다

‘18-8’은 크롬 약 18%, 니켈 약 8%라는 공칭 성분을 가리키며, 300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스를 느슨하게 부르는 말로 쓰입니다. 등급이 아니라 설명이며, 몰리브덴이 들어 있는지는 알려 주지 않습니다.

실무에서 18-8로 팔리는 부품은 대개 304 계열 재료입니다. 용도가 염화물 저항에 달려 있다면 바로 그 가정이 위험의 전부입니다. A4를 뜻한 문서에 ‘18-8’이라는 표기를 받아들이지 마십시오.

주문서에 적을 내용

다음 네 줄이면 위에서 말한 모호함이 거의 모두 사라집니다.

1. 두 부분을 모두 갖춘 완전한 표시, 예를 들어 ‘ISO 3506-1, A4-80’
2. 재료 기호, 도면이나 승인이 특정 재료를 요구하는 경우
3. 기대하는 검사 증명서의 종류, 밀 시트 읽는 법 참조
4. 사용 환경, 한 문장으로

네 번째 줄은 군더더기처럼 보이지만 그렇지 않습니다. 부품이 해안 설비에 들어간다는 것을 아는 공급업체는 생산 전에 불일치를 지적할 수 있습니다. 품번만 받은 공급업체는 그럴 수 없습니다.

이 글은 1단계: 모재를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

A4가 항상 A2보다 낫습니까?

A4는 염화물에 의한 공식과 틈새 부식에 더 강하지만, 그것이 곧 더 낫다는 뜻은 아닙니다. 건조한 실내에서는 두 강종이 조립품의 수명 내내 똑같이 거동하며, A4가 더 비쌉니다. 모든 곳에 A4를 지정하는 것은 노출 환경이라는 질문에 답하지 않고 피해 가는 방법입니다. 존중할 만한 예외는 재고 단순화입니다. 일부 제조업체는 품목 수를 줄이고 잘못된 상자가 라인에 들어갈 위험을 낮추려고 전부 A4로 표준화하는데, 재료가 과잉 사양이더라도 합리적인 절충일 수 있습니다.

A4는 316을 뜻합니까?

정확히는 아닙니다. A4는 ISO 3506-1이 정의한 체결 부품용 강종 그룹으로 고유한 허용 성분 범위를 가지며, 316은 재료 기호입니다. 둘은 많이 겹치기 때문에 대화에서는 섞어 쓰이지만, 서로 다른 문서에서 정의됩니다. 승인이나 도면이 특정 재료 기호를 요구한다면 체결 부품 등급이 그것을 포함하리라 믿지 말고 주문서에 그 재료 기호를 적으십시오.

같은 체결부에 A2와 A4를 섞어 써도 됩니까?

일반적으로 피합니다. 정비 중에 잘못된 부품이 조립될 실무적 위험 외에도, 전해질이 있는 곳에서 이종 금속을 결합하면 갈바닉 효과가 생기며, 둘 다 스테인리스라는 이유만으로 스테인리스 강종이 그 영향에서 자유로운 것은 아닙니다. 체결부가 염화물에 노출된다면 볼트, 너트, 와셔를 같은 그룹으로 맞추어 나중에 진단하기 어려운 문제를 만들지 않는 것이 좋습니다.

이 체결 부품들은 어떤 온도 범위를 다룹니까?

ISO 3506-1은 이 규격에 맞는 체결 부품이 −20 °C에서 +150 °C까지 제한 없이 사용되며, 그 범위 밖인 −196 °C까지, 그리고 +300 °C까지도 사용된다고 밝히고 있습니다. 양 끝단에서의 용도는 강도 등급만으로 전달되는 것보다 더 많은 주의가 필요합니다. 강도와 부식 거동이 모두 온도에 따라 변하기 때문입니다. 넓은 범위는 일괄 승인이 아니라 ‘엔지니어링 검토를 거치면 가능’한 범위로 보십시오.

참고 자료

• ISO 3506-1:2020 - Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 1: Bolts, screws and studs with specified grades and property classes — 강종과 강도 등급, 그리고 명시된 온도 범위를 정의하는 규격