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1. 스테인리스강의 정의

스테인리스강(Stainless steel)

스테인리스란 녹은 발생시키지 않는다는 뜻이다. 크롬만으로된 스테인리스강과 크롬니켈스테인리스강이 있는데 후자는 18%Cr-8%Ni인 18-8스테인리스강이 대표적이다.

내식성, 내산화성, 내열성이 뛰어나며 또한 기계적강도, 가공성, 용접성도 모두 양호하다. 화학용, 식품용, 건축용을 비롯해 가정용품에서부터 원자력공업, 우주산업에 이르기 까지 폭 넓게 사용되고 있다.

KS에서는 스테인리스강의 규격을 규정하고 있다. 강종기호는 대표적으로 STS304 (18-8표준강), STS430 (18크롬표준강), STS410 (13크롬표준강)과 같이 사용한다. 대표적으로 13Cr강, 18Cr강, 18Cr-8Ni강이 있으며 주성분인 Cr이 강표면에 매우 얇은 Cr2O3층(20~30μ)을 형성하여 금속기지 내로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(passivity layer)의 역할을 함으로서 녹이 잘 슬지 않는 특성을 갖게 한다.

부동태 피막의 구조

구분	스테인리스강	일반탄소강
형상	Cr₂O₃	Fe-Oxide층
특징	■ 피막이 얇고 치밀하여 외부 산소의 침투가 어렵다. ■ 산, 고온, 방사선 등 가혹한 환경에서 피막이 파괴되어 녹이 슨다.	■ 피막이 두껍고 다공질이기 때문에 외부산소의 침투가 용이하다. ■ 일반적인 대기 환경에서도 쉽게 녹이슬며, 근본적으로 녹 발생을 방지 할 수 없다.

2. 스테인리스강의 분류 및 특성

스테인리스강은 화학성분과 금속조직에 따라 대별할 수 있는데 화학성분에 의해서는 Fe-Cr계와 Fe-Cr-Ni계로 분류되고, 금속조직상의 차이에 의해서는 오스테나이트계(Austenite Type), 페라이트계(Ferrite type), 마르텐사이트계(Martensite Type)로 분류된다.

스테인리스강의 일반특성

구 분		기 본 조 직
형 상		Austenite계	Ferrite계	Martensite계
대표 강종		STS 304	STS 430	STS410
대표 성분		18%Cr-8%Ni	18%Cr	13% Cr
열 처 리		고용화 열처리	어닐링	어닐링후 급냉
경 화 성		가공 경화성	비Quenching 경화성	Quenching 경화성
주 용 도		건축물 내외장채 주방용기, 화학 Plant, 항공기용	건축재 자동차부품 가전용, 주방기구, 식기류	수공구, 칼 기계부품, 병원용구, 수술용구
품질 특성	내식성	고	고	중
	강 도	고	중	고
	가공성	고	중	저
	자 성	비자성	상자성	상자성
	용접성	고	중	저

스테인리스강의 강종별 특성

오스테나이트계

강 종	조 성	특 성	주 용 도
304	18Cr-8Ni	가장 많이 사용되는 강종으로 Ni이 함유 되어 내식성, 내열성이 뛰어나며 저온 강도를 가지고 있어 기계적 성질도 양호하고 열처리로는 경화되지 않고 자성이 없다.	가정용 기구 : 식기, 나이프, 실내배관, 보일러, 자동차부품, 와이퍼, 머플러, 백미러, 건축자재
304L	18Cr-9Ni- 저C	304의 극저탄소강으로 내식성은 비슷 하나 용접 후 혹은 응력제거 열처리 후의 입계부식에 대한 저항성이 뛰어 나서 열처리 없이도 내식성을 보유한다.	304가 입계부식에 견디지 못하는 화학공업, 석탄 공업, 석유공업, 약품저장 Tank등 열처리가 곤란한 부품, 건축물 에 사용
316	18Cr-12Ni-2.5Mo	해수를 기초로 각종 내부식성을 향상 시킨 강종으로 2.0-3.0%의 Mo첨가와 동시에 Ni함량을 크게 하였으며 가공 경화성은 대단히 크며 자성은 없다.	제지, 화학성분, 합성수자, 염료, 초산 및 비료등의 제조설비, 사진공업, 식품공업, 해안부근의 건축물외장재
316L	18Cr-12Ni-2.5Mo-저C	316의 극저탄소강316의 성질에 내입계 부식성을 갖도록 한 것	용접후 Tempering이 되지 않는 부품에 사용

■ 오스테나이트(austenite) 탄소를 고용한 철을 오스테나이트라고하며 1,130˚c에서 탄소를 최대한 2.0%고용한다. 과냉 오스테나이트의 변태는 냉각속도에 따라 여러 종류의 조직을 만들며 담금질시에는 필요불가결한 조직이다. 오스테나이트는 탄소 함유량에 따라 물리적, 기계적 성질을 달리한다. 예를 들면 탄소량이 많은 오스테나이트 일수록 경도는 커진다. 또 오스테나이트는 비자성체(non-magnetic)로 전기저항은 크고 경도는 마르텐사이트보다도 작지만 인장강도와 비교해 연신률이 크다.

■ 오스테나이트계 스테인레스강(austenitic stainless steel)
실온에서도 오스테나이트 조직을 나타내는 스테인리스강. 열처리로서 경화하지 않고 일반적으로 비자성이다. 18%Cr-8%Ni(18-8)강이 그 대표적인 것이다. 스테인리스강 중에서 가장 내식성이 우수하며 가공성이나 용접성도 좋다. 오스테나이트 조직이므로 경화성은 없다. 가장 널리 화학공업용등에 사용되고 있는 고급스테인리스강으로 특히 입계부식을 방지하기 위해 Mo, Ti 등을 함유한 것도 있다.

마르텐사이트계

강 종	조 성	특 성	주 용 도
410	13Cr	Martensiter계의 대표 강종으로 가격은 유리하나 일반 내식강으로 부식 환경에는 견디기 어렵다. 가공성은 우수하고 열처리에 의해 경화된다.	일반 칼날, 기계부품, 석유정제장치, 볼트, 너트, 펌프, Shaft
420J	13Cr-0.2C	소압상태에서 경도가 높고 410보다 내식성이 높은 강종	터빈 브레이드
420J2	13Cr-0.3C	420J보다 소입 후 경도가 높은 강종	칼날, 노즐, 밸브, 막대자용

■ 마르텐사이트(Martensite)오스테나이트를 급랭할 때 Ms 점 이하의 온도에서 무확산 변태한 조직으로 탄소를 과잉 고용하고 있는 철. 즉 고용체를 마르텐사이트라고 하며, 결정구조는 f, c, c, 의 오스테나이트가 b, c, c, 의 페라이트로 변하는 격자변태의 중간상태에서 정지한 경방격자이다. 담금질강 조직의 하나로 현미경적으로는 마상이나 침상 조직이다. 강을 담금질 해서 A" 변태를 일으켰을 때나 또는 오스테나이트를 상온 가공 했을 때 얻어지는 조직이다. 담금질 조직 중에서는 가장 단단하고 깨지기 쉽다.

■ 마르텐사이트계 스테인리스강(Martensite stainless steel) 담금질에 의해 마르텐사이트 조직이 되는 스테인리스강 즉 13Cr강을 말하는 것으로 C 0.1~1.2%, Cr 11~18%인 성분 범위를 가지며, 페라이트계, 오스테나이트계에 비해 내식성은 떨어지나 대기중에서는 쉽게 산화되지 않는다. 경화성을 가지므로 도물류, 터빈블레이드, 고온용부품등으로 사용되는데 가공성이나 용접성은 좋지않다.

페라이트계

강 종	조 성	특 성	주 용 도
430	18Cr	Cr계의 대표 강종으로 가장 일반적인 강종이며 Austenite계에 비하여 가격이 저렴하며, 양호한 내열성, 내식성을 가지고 있어 가공면에서 유리하지만 심한 굴곡 및 Drawing용에는 난점蘇 있다. 열처리에 의해 자경성이 있으며 자성을 가지고 있다.	자동차 부품, 초산제조 설비, 연소실, 건축물, 세탁기, 버너, 각종 Tank, 기타 전기기구

■ 페라이트(Ferrite) 탄소를 고용한 a철을 조직학상, 페라이트라고 한다. 라틴어의 철(Ferrum)에서 나온 말이다. 성분은 거의 순철에 가깝고 탄소 0.85%이하인 강에는 소위 free ferrite(초석페라이트)로 존재하고 있다. 페라이트는 무르고 전연성이 크며 강자성체이지만 자력은 작다.

■ 페라이트계 스테인리스강(Ferrite stainless steel) C 0.2%이하 Cr11~27%의 성분범위를 가지며, 경화성은 없지만 마르텐사이트계에 비해 가공성이나 용접성도 좋고 대기중의 산화뿐만 아니라 강산화성 용액에도 강하므로 질산계 화학공업용이나 건축재료, 주방용재료로서 사용된다.