소개: 스테인레스강의 정의 요소
스테인레스강은 최소 10.5%의 크롬과 최대 1.2%의 탄소 함량을 함유한 고합금강으로 정의됩니다. 이러한 크롬 첨가는 뛰어난 내식성을 부여하는 중요한 요소입니다. 크롬 함량이 약 10%를 초과하면 안정적이고 자가 복구가 가능한 부동태 피막(수산화 크롬의 얇은 비결정성 층)이 강철 표면에 형성됩니다. 일반적으로 두께가 약 3나노미터에 불과한 이 패시브 필름은 부식성 요소에 대한 뚫을 수 없는 장벽 역할을 합니다. 이 피막이 손상되면 산소가 있는 상태에서 자동으로 재생되므로 가공이나 마모 후에도 스테인레스 스틸의 내식성과 미적 외관을 유지할 수 있습니다. 금속 구조에 따라 스테인리스강은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계, 이중 및 석출 경화형 스테인리스강의 5가지 주요 계열로 분류됩니다.
오스테나이트계 스테인리스강: 다재다능한 주력 제품
오스테나이트계 스테인리스강은 가장 널리 사용되는 제품군으로 전 세계 생산량의 70% 이상을 차지합니다. 이는 FCC(면심 입방체) 결정 구조로 정의되며 크롬 베이스에 니켈(일반적으로 8~20%)을 첨가하여 안정화됩니다. 이 구조는 우수한 내식성, 높은 연성, 뛰어난 용접성 및 제작 용이성을 포함한 탁월한 특성을 부여합니다. 결정적인 특징은 어닐링된 상태에서의 비자성 특성입니다. 이 강철은 열처리로 경화될 수 없습니다. 대신 냉간 가공을 통해 강화됩니다. 가장 상징적인 등급은 304(Cr 18%, Ni 8%)로 일반 내식성이 우수하고 성형성, 용접성이 우수한 것으로 알려져 있습니다. 특히 염화물 환경에서 공식 및 틈새 부식에 대한 향상된 내성이 필요한 응용 분야의 경우 2-3% 몰리브덴을 함유한 316이 선호됩니다. 304L 및 316L과 같은 저탄소 변형은 입계 부식의 위험을 최소화하기 위해 용접 용도로 설계되었습니다. 포괄적인 성능으로 인해 오스테나이트 등급은 식품 및 음료 가공, 화학 장비, 건축 응용 분야 및 의료 기술을 포함한 광범위한 산업 전반에 걸쳐 필수적입니다.
페라이트계 스테인리스강: 자성과 비용 효율적인 대안
페라이트계 스테인리스강은 체심 입방체(BCC) 결정 구조를 특징으로 하며 실온에서 순철과 마찬가지로 자성을 띤다. 이 제품은 10.5%~18% 범위의 크롬 함량을 함유하고 있으며 탄소 함량이 매우 낮습니다. 가장 널리 사용되는 등급은 Type 430입니다. 페라이트강은 중간에서 우수한 내식성을 제공하며 크롬 함량에 따라 증가합니다. 주요 장점은 특정 환경에서 오스테나이트 등급을 괴롭힐 수 있는 문제인 염화물로 인한 응력 부식 균열에 대한 내성입니다. 열처리에 의해 경화되지 않으며 항상 어닐링된 상태로 사용됩니다. 일반적으로 오스테나이트강보다 비용이 저렴하지만 연성, 성형성 및 용접성이 감소하는 등의 한계가 있습니다. 이러한 문제에도 불구하고 페라이트 등급은 자동차 트림, 건축 응용 분야, 식기 세척기, 의류 건조기 등의 가전 제품에 널리 사용됩니다.
마르텐사이트계 스테인리스강: 열처리를 통한 강도
마르텐사이트계 스테인리스강은 탄소강 및 저합금강과 마찬가지로 열처리를 통해 경화 및 강화되는 능력이 독특합니다. 어닐링된 상태에서는 페라이트와 유사한 BCC 구조를 갖습니다. 그러나 고온에서 급속 냉각(급냉)되면 조직은 체심 정방정(BCT) 마르텐사이트로 변태됩니다. 주요 합금 원소는 일반적으로 12-15%의 크롬이며 페라이트 등급보다 탄소 함량이 높습니다. 이 조합을 통해 연성과 인성을 낮추는 대신 매우 높은 강도와 경도(일부 등급은 60HRC에 도달함)를 달성할 수 있습니다. 이들은 일반적으로 오스테나이트 또는 페라이트 등급보다 낮은 중간 정도의 내식성을 가지고 있습니다. 일반적인 등급으로는 410, 420, 440이 있으며 이는 수저류, 수술 도구, 터빈 블레이드 및 베어링 레이스와 같이 내마모성과 적당한 내부식성이 요구되는 응용 분야에 사용됩니다.
듀플렉스 스테인리스강: 두 가지 장점의 결합
듀플렉스 스테인리스강은 대략 동일한 비율의 오스테나이트와 페라이트를 포함하는 이중상 미세구조로 정의되며, 어느 상도 전체의 30% 미만을 구성하지 않습니다. 이 독특한 구조를 통해 두 계열의 장점을 결합할 수 있습니다. 즉, 우수한 연성 및 인성을 유지하면서 표준 오스테나이트 등급의 약 2배에 달하는 항복 강도를 제공합니다. 또한 피팅, 틈새 부식, 결정적으로 염화물 응력 부식 균열에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 가장 일반적으로 사용되는 등급은 2205(22% Cr, 5% Ni)이며, 이는 많은 매체에서 316L보다 더 나은 내식성을 제공합니다. 듀플렉스 강은 표준 페라이트계 강종보다 가격이 비싸고 사용 온도(일반적으로 300°C 미만)에 대한 제한이 있지만 석유 및 가스, 화학 처리, 해양, 펄프 및 제지 산업의 까다로운 응용 분야에 선택되는 재료입니다.
석출경화 스테인리스강: 최고의 고강도
석출경화(PH) 스테인리스강은 특수 열처리 공정을 통해 고강도와 내식성의 탁월한 조합을 달성합니다. 담금질 및 템퍼 주기만으로 경화되는 마르텐사이트 등급과 달리 PH 등급은 과포화 고용체에서 미세 입자가 석출되어 강화됩니다. 가장 일반적이고 널리 알려진 PH 등급은 마르텐사이트 석출 경화강인 17-4 PH(UNS S17400)입니다. 이 재종은 고강도, 우수한 인성 및 뛰어난 내식성의 고유한 조합을 제공하므로 표준 마르텐사이트 재종의 성능이 부족한 광범위한 항공우주, 화학 및 일반 엔지니어링 부품에 적합합니다. 다른 PH 등급에는 17-7 PH 및 A-286과 같은 반오스테나이트 및 오스테나이트 유형이 포함됩니다.
