마이크로 부품용 스테인리스강 303 대 316L: 가공성, 내식성, 비용

두 가지 스테인리스강이 대부분의 마이크로 부품을 다룹니다. 303은 쾌삭 선택지입니다. 316L은 내식성이 필요한 용도, 의료용, 유체 접촉 용도의 선택지입니다. 도면에 “스테인리스강”이라고만 적혀 있으면 둘은 똑같아 보이지만, 가격, 버, 절삭 속도, 사용할 수 있는 곳에서는 크게 다릅니다. 일찍 둘 중 하나를 정하고 도면에 재종과 규격을 적어 두면, 추측해야 하는 견적을 피할 수 있습니다. 마이크로 가공 재료 가이드는 두 재료를 다른 금속과 플라스틱 속에서 설명합니다.
조성과 그 작용
둘 다 부동태 피막을 위해 약 17 ~ 19퍼센트의 크롬을 함유한 오스테나이트계 스테인리스강입니다. 차이는 숫자로는 작지만 효과로는 큽니다.
| 원소 | 303 (UNS S30300) | 316L (UNS S31603) | 효과 |
|---|---|---|---|
| 크롬 | 17 ~ 19퍼센트 | 16 ~ 18퍼센트 | 부동태 피막, 전면 부식에 대한 내성 |
| 니켈 | 8 ~ 10퍼센트 | 10 ~ 14퍼센트 | 오스테나이트 안정성, 인성 |
| 몰리브덴 | 미량 ~ 0.6퍼센트 | 2 ~ 3퍼센트 | 공식과 틈새 부식에 대한 내성 |
| 황 | 0.15퍼센트 이상 | 0.03퍼센트 이하 | 303에서는 칩 절단, 공식에는 취약 |
| 탄소 | 0.15퍼센트 이하 | 0.03퍼센트 이하 | 316L의 저탄소가 예민화를 억제 |
이해를 돕기 위한 일반적인 규격 범위입니다. 성적서와 규격이 우선합니다.
황이 핵심적인 차이입니다. 303에서는 황이 황화망간 개재물을 만들어 칩을 끊고 마찰을 줄입니다. 316L에서는 내식성과 인성을 유지하기 위해 황을 낮게 유지하며, 그래서 금속이 끈적해집니다.
마이크로 크기에서의 가공 거동
| 특성 | 303 | 316L |
|---|---|---|
| 가공성 지수(쾌삭강 대비) | 약 75퍼센트 | 약 35 ~ 45퍼센트 |
| 칩 형태 | 짧고 끊어짐 | 길고 실 모양이며 끈적임 |
| 버 크기 | 보통 | 크고 질김 |
| 가공 경화 | 낮음 | 높음 |
| 선삭 지름의 일반적인 공차 | ±0.005 mm | ±0.005 ~ ±0.01 mm |
| 상대적 가공 수고(황동 = 1.0) | 1.5 ~ 2 | 2 ~ 3 |
이해를 돕기 위한 일반적인 값입니다. 실제 수고는 형상과 수량에 따라 다릅니다.
⌀0.5 mm에서는 차이가 쉽게 눈에 띕니다. 303 핀은 짧은 칩과 완만한 버를 남기고 스위스형 선반에서 나옵니다. 같은 모양의 316L 핀은 더 낮은 이송, 더 날카로운 공구, 더 많은 버 제거가 필요하고, 작은 드릴과 탭도 더 많이 부러집니다. 마이크로 가공 부품 비용 가이드는 이것이 가격에 어떻게 반영되는지 보여 줍니다.
부식과 각각의 사용처
공식 저항성은 흔히 공식 저항 당량 수치, 즉 PREN으로 비교하며, 대략 크롬에 몰리브덴의 3.3배와 질소 항을 더한 값입니다. 이 척도로 316L은 약 24 ~ 26, 303은 약 18이므로, 316L이 염화물, 염분이 있는 유체, 세척제에 훨씬 잘 견딥니다.
303의 황화물 개재물은 공식의 시작점이 될 수도 있어서, 습하거나 염분이 있거나 멸균하는 환경에서는 316L이라면 부식하지 않을 곳에서 303 부품이 부식할 수 있습니다.
| 용도 | 303 | 316L |
|---|---|---|
| 건조한 기계 부품, 일반 하드웨어 | 좋은 선택 | 사용 가능, 비용이 더 듦 |
| 실내 전자기기, 커넥터, 지그 | 좋은 선택 | 사용 가능 |
| 식품 접촉 | 규정과 표면 상태에 따라 다름 | 일반적인 선택 |
| 해양 또는 염화물 노출 | 부적합 | 일반적인 선택 |
| 분석 및 의료기기의 유체 경로 | 권장하지 않음 | 일반적인 선택 |
| 임플란트 | 임플란트 규격에서 허용되지 않음 | ASTM F138 등급, 흔함 |
이해를 돕기 위한 일반적인 안내입니다. 귀사의 규격과 규제 기관에 확인하십시오.
임플란트와 장기간 인체 접촉에 대해서는 규격이 ASTM F138에 따른 316L 바 소재 또는 기재된 다른 재종을 성적서와 추적성과 함께 지정합니다. 303은 그 안에 없습니다. 비이식 의료 기구의 규칙은 다양하므로 재종을 바꾸기 전에 규제 담당 팀과 확인하십시오.
표면 마감과 부동태 처리
두 재종 모두 유리 철분을 제거하고 크롬 산화 피막을 회복하기 위해 가공 후 부동태 처리를 합니다. ASTM A967이나 유사한 규격에 따른 부동태 처리가 일반적입니다. 303에서는 황화물이 표면에 노출되어 있으므로 부동태 처리가 공식을 막아 준다는 보장이 되지 못하며, 업체가 이를 침식하지 않도록 더 순한 처리를 쓰기도 합니다. 전해 연마는 316L에서 흔하며 면당 5 ~ 25 μm를 제거하므로 공차에서 이를 반영해야 합니다. 모서리에 미치는 영향은 마이크로 부품의 버 제거에 관한 별도 가이드에서 다룹니다.
가상의 예
⌀0.8 mm, 길이 12 mm의 센서 핀이 습관적으로 316L로 도면화되었습니다. 건조한 하우징 안에 있고, 인체 접촉이 없으며, 염화물에 노출되지 않습니다. 도면에는 지름에 ±0.005 mm, 가로 구멍 한 곳에 20 μm의 버 한도가 지정되어 있습니다.
두 재종으로 견적을 내는 업체는 303이 약 30 ~ 40퍼센트 더 빠르게 절삭되고, 버가 더 작으며, 추가 버 제거 단계가 필요 없다는 것을 알게 될 수 있습니다. 이를 합치면 부품당 가격이 대략 4분의 1에서 3분의 1 낮아질 수 있습니다. 이 결정은 업체의 몫이 아닙니다. 설계 엔지니어가 환경이 건조한지, 부식이 위험이 아닌지, 고객 사양이 316L을 요구하지 않는지 확인해야 합니다. 이 조건이 충족된다면 절감은 공짜입니다. 그렇지 않다면 316L의 가격은 단지 기능의 비용입니다.
실제 비용 비교
303과 316L의 비용 차이에는 여러 원천이 있으며, 전부가 바 소재에 있는 것은 아닙니다.
| 비용 항목 | 303 | 316L |
|---|---|---|
| 바 소재 | 낮음 | 높음, 니켈과 몰리브덴 |
| 절삭 속도와 사이클 타임 | 빠른 속도, 짧음 | 낮은 속도, 김 |
| 공구 마모와 파손 | 적음 | 보통 ~ 많음 |
| 버 제거 | 가벼움 | 무거움, 별도 단계인 경우가 많음 |
| 검사와 불량 | 버 관련 불량이 적음 | 더 많음 |
| 성적서와 부동태 처리 | 표준 | 의료용에서는 더 엄격한 경우가 많음 |
이해를 돕기 위한 일반적인 관계입니다. 실제 수치는 부품에 따라 다릅니다.
⌀1 mm, 길이 10 mm의 부품은 같은 수량에서 형상에 따라 316L이 303보다 30 ~ 100퍼센트 더 비쌀 수 있습니다. 시제품 수량에서는 절대 금액의 차이가 작고, 양산에서는 예산을 좌우합니다. 같은 도면, 같은 수량으로 두 재종의 견적을 요청한 다음 설계 팀과 함께 결정하십시오.
대체의 위험
비용을 아끼려고 316L을 303으로 바꾸는 일은 흔하며, 때로는 잘못됩니다.
- 고객 또는 규제 사양이 재종을 지정하고 있다. 변경에는 승인이 필요하며, 승인 없는 대체는 부적합이 될 수 있습니다.
- 부식이 뒤늦게 나타난다. 벤치 시험을 통과한 부품이 습하거나 염분이 있는 환경에서 몇 달간 쓰이면 공식이 생길 수 있습니다.
- 자성의 변화가 제품에 영향을 준다. 가공된 303은 예상보다 자성을 띨 수 있으며, 센서 근처에서는 문제가 됩니다.
- 도금이나 부동태 처리의 거동이 다르다. 303의 황화물 개재물은 부동태 처리와 도금 밀착성에 영향을 줍니다.
- 로트 혼입. 두 재종이 같은 업체에 있으면 부품이 섞일 수 있습니다. 마킹, 용기 분리, 성적서 확인으로 막을 수 있습니다.
변경이 실제로 필요하고 승인되었다면, 새 재종과 규격을 도면에 적으십시오. 그렇지 않다면 기능이 요구하는 재종을 유지하십시오.
선택 방법
- 먼저 기능. 부품이 습하거나 염분이 있거나 멸균되거나 인체 접촉이 있는 환경에 있습니까? 그렇다면 316L입니다.
- 규격. 고객, 의료, 식품 규격이 재종을 지정하고 있습니까?
- 비용 압박. 둘 다 해당하지 않는다면 두 재종으로 견적을 받아 비교하십시오.
- 바 소재. 스위스형 가공에는 어느 재종이든 h6 또는 h7 연삭 바를 씁니다.
- 마감. 부동태 처리 또는 전해 연마와 그 규격입니다.
- 성적서. 로트까지의 재료 성적서와 필요한 추적성입니다.
일반적인 수치는 공차 및 재료 레퍼런스에 나와 있습니다. 도면이 명확해지면 RFQ를 보내 주십시오. Micropartz는 스테인리스를 마이크로 크기로 가공하는 최대 3개 업체와 연결하고 영업시간 기준 24시간 이내에 회신드립니다.
자주 묻는 질문
303을 의료용 부품에 쓸 수 있습니까?
임플란트나 장기간 인체 접촉에는 보통 쓸 수 없습니다. 303은 황이 들어 있는 쾌삭 재종이며, 임플란트 규격에는 316L 등 다른 재종이 지정되어 있습니다. 짧은 접촉만 있는 비이식 기구는 제품과 규제에 따라 규칙이 다릅니다. 귀사의 품질 및 규제 담당 팀과 확인하십시오.
316L은 왜 마이크로 가공 비용이 더 높습니까?
316L은 더 질기고 가공 경화되며, 끈적한 칩과 더 큰 버를 만듭니다. 공구가 더 빨리 마모되고 사이클 타임이 길어지며 버 제거에도 더 많은 수고가 듭니다. 니켈과 몰리브덴 때문에 바 소재 자체도 더 비쌉니다. 303의 1.3 ~ 2배 비용 비율이 일반적입니다.
303은 자성이 있습니까?
303과 316L은 모두 오스테나이트계이며 명목상 비자성입니다. 냉간 가공과 절삭으로 둘 다 약간 자성을 띨 수 있으며 303이 조금 더 그렇습니다. 부품이 비자성을 유지해야 한다면 투자율 한계를 명시하십시오.
가공성을 높인 316L이 있습니까?
일부 제강소는 가공성을 높이기 위해 황 등을 관리하여 첨가한 316L을 제공합니다. 다만 임플란트 규격이나 특정 내식 요건을 충족하지 못할 수 있습니다. 대체하기 전에 성적서와 사양을 확인하십시오.
참고한 규격 및 자료
- Wikipedia: 316 stainless steel
- ASTM F138, Wrought 18Cr-14Ni-2.5Mo Stainless Steel Bar and Wire for Surgical Implants (UNS S31673)
- ASTM A582, Free-Machining Stainless Steel Bars
이 가이드의 수치는 이해를 돕기 위한 일반적인 값입니다. 실제 값은 도면, 재료 성적서, 매칭된 업체가 결정합니다.