스테인레스강은 말 그대로 Stain(얼룩, 더러움), less(없음)- 더러워지지 않는. 즉, 녹이나 부식에 강한 강이라는 뜻이다.
#주요 특징
스테인레스강의 가장 큰 특징은 물론 부식이 잘 되지 않는다는 것.
부식에 강한 이유는 합금 성분으로 크롬(Cr)이 들어가서인데 이 Cr이 강의 표면에 산화피막(Cr2O3)
을 형성하여 산화를 방지하기 때문이다. (일반 탄소강은 크롬을 함유하지 않아 공기나 습기에 쉽게 부식된다.)
이를 *부동태 피막(Film on Passive State Metals)이라고도 한다.
(*부동태피막: 금속상에 발생하는 산화물, 수화산화물의 박막)
이 산화크롬 피막은 2nm정도로 아주 얇아 우리 눈엔 보이지 않지만 제 역할을 충실히 한다. 스테인레스강 표면에 스크래치가 생겨 막이 공기 중에 노출되어도 거의 동시에 다시 산화크롬 피막이 새로 생겨 녹 스는 것으로부터 강을 보호한다.
녹 방지를 위해 인위적으로 코팅을 하는 방법도 있지만 그러한 코팅은 훼손되면 다시 코팅을 하지 않는 이상 자연 재생이 되지 않으나 스테인레스강의 이 부동태피막은 자연적으로 재생이 가능하다.
또한 광택이 나는 등 표면이 예뻐서 도장이나 도색 등 표면처리를 따로 하지 않고 고유의 표면을 살려 쓸 수 있고
오염물이 붙어도 쉽게 닦아 낼 수 있어 주방기구, 의료기구 재료 등으로 널리 쓰인다. 열전도율은 낮고 내열성은 높다는 강점은 보온병이나 지붕재, 고온가스 파이프 등 열의 출입을 차단해야 하는 금속재료로도 널리 쓰인다.
스테인레스강엔 보통 기본적으로 10.5%이상의 크롬이 포함되고 종류에 따라 니켈(Ni)이나 망간(Mn) 등 다른 성분도 첨가되어 쓰임새에 적합하게 성질을 개선한다.
#STS / SUS 차이 및 공통점
STS는 한국 KS규격이고 SUS는 일본 JIS규격이다.
예전엔 일본 규격을 많이 썼으므로 현장에서는 써쓰(SUS), 스덴, 이라고 많이 불린다.
STS/SUS 뒤에 붙는 성분별 숫자/영문은 같고 성분별 함량과 기계적 성질도 거의 동일하다고 보면 된다.
#용도
주방기구, 건축재, 인테리어, 의료기구, 자동차, 항공우주 구조물 등
#종류
스테인레스강은 금속조직에 따라 크게 3가지 종류로 나눌 수 있다.
오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트 타입.
(강은 철과 탄소의 성분비율에 따라, 온도 및 열처리 방법 등에 따라 상태와 구조, 성질을 달리한다.)
세가지 종류의 특성은 아래와 같다.
1. 오스테나이트계(Austenite) 스테인레스강 (a.k.a. 300계열)
- 면심입방격자 구조(FCC)
- 플랜트에서 가장 많이 사용된다. 특히 가장 많이 쓰이는 강은 STS304, STS316계열.
304와 316의 차이는 몰리브덴(Mo)의 차이. 몰리브덴이 있는 316은 염소에 대한 내식성이 강해 해수담수화용 플랜트 분야에 많이 쓰인다.
- 크롬과 니켈을 함유하여(주요 화학성분은 18Cr-8Ni. ) 내식성이 우수하나, 가공 경화 현상이 커서 절삭가공이 어렵다.
- 열전도성은 탄소강의 1/3 수준으로, 낮다.
- 자성이 없어 MT(Magnetic test)는 불가.
2. 페라이트계 스테인레스강
- 니켈 없는 Fe-Cr계. 체심입방격자 구조(BCC).
- 자성이며 마르텐사이트계에 비해 탄소 함유량이 비교적 적고 크롬 함유량은 많아 내식성이 좋다.
- 니켈이 없어 가격은 저렴하다는 장점이 있다. 그러나 열처리에 의한 경도 개선이 불가능하다.
- 가장 널리 쓰이규격은 STS430.
3. 마르텐사이트계 스테인레스강
- 열처리에 의해 경화가 가능하다.
- 다른 2개의 스테인리스강에 비해 부식 저항력이 떨어지나, 매우 단단하고 기계가공하기 좋다.
- 다른 스테인리스강과 달리 자성을 띤다.
요즘엔 오스테나이트와 페라이트계 스테인레스를 합한 듀플렉스계(Duplex Stainless steel)라고 한 종류가 더 있는데
두가지의 장점을 모두 갖는다. 기계적 강도가 뛰어나며 내부식성이 아주 높다.
STS304 등처럼 널리 사용되진 않으나 특정 환경, 특히 염소로 인해 부식이 많이되는 환경(예:해수담수화)에선 많이 쓰인다.
#자주쓰는 규격별 성분표
| 구분 | 규격 | Max. | |||||||
| STS | C | Si | Mn | P | S | Mo |
Ni | Cr | |
| 오스테나이트계 (Austenite type) |
302 | 0.15 | 1.00 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 8.00~10.00 | 17.00~19.00 | |
| 303 | 0.15 | 1.00 | 2.00 | 0.20 | min0.15 | 8.00~10.00 | 17.00~19.00 | ||
| 303Se | 0.15 | 1.00 | 2.00 | 0.20 | 0.060 | 8.00~10.00 | 17.00~19.00 | ||
| 304 | 0.08 | 1.00 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 8.00~10.50 | 18.00~20.00 | ||
| 304L | 0.03 | 1.00 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 9.00~13.00 | 18.00~20.00 | ||
| 310S | 0.08 | 1.50 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 19.00~22.00 | 24.00~26.00 | ||
| 316 | 0.08 | 1.00 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 2.0 - 3.0 | 10.00~14.00 | 16.00~18.00 | |
| 316L | 0.03 | 1.00 | 2.00 | 0.040 | 0.030 | 2.0 - 3.0 | 12.00~15.00 | 16.00~18.00 | |
| 페라이트계 (Ferrite type) |
430 | 0.12 | 0.75 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 16.00~18.00 | ||
| 430F | 0.12 | 1.00 | 1.25 | 0.060 | min0.15 | 16.00~18.00 | |||
| 마르텐사이트계 (Martensite type) |
410 | 0.15 | 1.00 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 11.50~13.50 | ||
| 416 | 0.15 | 1.00 | 1.25 | 0.040 | min0.15 | 12.00~14.00 | |||
| 420J1 | 0.16~0.25 | 1.00 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 12.00~14.00 | |||
| 420J2 | 0.26~0.40 | 1.00 | 1.00 | 0.040 | 0.030 | 12.00~14.00 | |||
규격 뒤엔 L이나 S등 알파벳이 붙는 경우가 있는데 뜻은 아래와 같다.
| ELC: Extra Low Carbon , Carbon max.0.015% |
| ULC: Ultra Extra Low carbon, max 0.007% |
| L:Low Carbon(max.0.03%), ->내식성, 용접성 향상 |
| S:Low Carbon(max.0.08%) |
| L또는 S 없는 경우: Carbon max 0.15% |
| F:Sulfur 증가(0.06~0.15%)->절삭가공성 향상 |
| N: N 0.10~0.16% (N없는 경우 max 0.10%) |
예를들어 STS304와 STS304L의 다른 은 STS304L이 탄소 함유량이 좀 더 적다. (L=Low carbon)
#STS304? SSC13?
기계부품 재질로 가장 많이 쓰이는 스테인레스강 중 하나는 STS304와 SSC13이다.
둘은 같으면서도 다르다.
STS304와 SSC13의 주요성분(C,Cr,Ni,Mn)의 함유량은 같다. (각각 JIS규격으론 SUS304, SCS13)
다만, 304는 강관(steel pipe)이나 강판(steel plate) 등으로 제강공장에서 만들어져 나오는 것이고
SSC13은 주형에 부어 주조과정을 거쳐 원하는 모양으로 만든 주강품에 쓰이는 재질. 성분 함유량은 거의 같으나 304가 인장강도가 더 높다.
또한 STS304는 자성이 없고 SSC13은 있다. .
이와 마찬가지로 STS316의 주강용 규격은 SSC14.
아래 표처럼 SSC에도 여러 종류가 있다.
즉, 둘다 스테인레스강이지만 주물용(Castings)이냐 아니냐의 차이.
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