스테인레스 스틸 스테인리스강은 미세구조와 구성에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있으며, 각 유형의 스테인리스강은 성능과 용도가 다릅니다. 이 글에서는 일반적인 5가지 유형의 스테인리스강에 초점을 맞출 것입니다. 스테인레스 스틸: 오스테나이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강, 듀플렉스계 스테인리스강, 석출경화 스테인리스강 등이 있다.
오스테나이트계 스테인리스강은 오스테나이트 결정 구조를 특징으로 하는 스테인리스강의 한 종류입니다. 오스테나이트계 스테인리스강의 주요 합금 원소는 크롬(Cr)과 니켈(Ni)이며, 그 중 크롬은 일반적으로 18% 이상이고 니켈은 일반적으로 8% 이상입니다. 니켈 함량이 높기 때문에 오스테나이트계 스테인리스강은 일반적으로 내식성, 연성 및 저온 인성이 좋습니다.
오스테나이트계 스테인리스 강의 결정 구조는 면심 입방 구조(FCC)로, 높은 가소성과 연성을 지니고 있어 극한 조건에서도 우수한 기계적 성질을 유지할 수 있습니다.
오스테나이트계 스테인리스강은 화학적 조성과 성능 특성에 따라 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.
304 스테인리스 강 (1.4301): 18% 크롬과 8% 니켈의 합금으로 종합적인 성능이 뛰어나 다양한 경부식성 환경에 적합합니다.
316 스테인리스 강 (1.4401): 2에 3%-304%의 몰리브덴을 첨가하여 염화물 부식에 대한 저항 능력을 크게 향상시켰으며 해양 환경 및 화학 장비와 같이 부식성이 더 강한 곳에 적합합니다.
321 스테인리스 강 (1.4541): 티타늄을 첨가하였는데, 티타늄은 입계부식에 대한 저항성이 더 뛰어나며 고온 장비에 자주 사용됩니다.
904L 스테인레스 스틸 (1.4539): 구리와 같은 고급 합금 원소를 함유하여 내식성이 강하고 해수 냉각 시스템, 산성 가스 처리 및 기타 환경에서 자주 사용됩니다.
- 강한 내식성: 오스테나이트계 스테인리스강은 대부분의 산성 및 알칼리성 환경에 대한 내식성이 좋으며, 특히 염화물에 대한 내식성이 강합니다.
- 우수한 가공성: 오스테나이트 구조의 높은 연성으로 인해 오스테나이트계 스테인리스강은 스탬핑, 드로잉, 용접 등의 가공 공정에 매우 적합합니다.
- 우수한 저온 인성: 오스테나이트계 스테인리스강은 저온 환경에서도 우수한 인성을 유지할 수 있으므로 저온 장비에 적합합니다.
- 높은 열처리의 어려움: 오스테나이트계 스테인리스강은 보통의 조건에서는 우수한 성능을 보이지만, 특히 고온에서는 열처리가 어렵고, 입계부식이 발생하기 쉽다.
- 식품 및 제약 산업: 304 및 316 스테인리스 스틸은 식품 가공 장비, 제약 장비, 음용수 처리 시설에 널리 사용됩니다.
- 화학 및 석유화학 산업: 내식성이 뛰어나 화학 용기, 반응기, 파이프라인 및 기타 장비에 적합합니다.
- 건축장식 및 가전산업 : 오스테나이트계 스테인리스강은 외관이 아름답고 내식성이 뛰어나 건축물 외벽, 교량, 각종 가전제품 부품 등에 많이 쓰입니다.
- 의료기기 : 오스테나이트계 스테인리스강은 생체적합성이 뛰어나 수술도구, 인공관절 등에 널리 사용됩니다.
페라이트 스테인리스강은 페라이트 결정 구조를 가진 스테인리스강의 한 종류입니다. 주요 합금 원소는 크롬(Cr)이고, 크롬 함량은 보통 10.5%~30%이며, 니켈 함량은 낮습니다(보통 1% 미만). 페라이트 스테인리스강은 가격이 저렴하고 산화 저항성이 더 좋으며, 특히 고온 및 낮은 내식성 요구 사항이 있는 환경에 적합합니다.
430 스테인리스강(1.4016): 크롬 함량이 약 17%이며, 내식성, 내산화성이 좋으며, 주방용품, 자동차 배기 시스템 등에 널리 사용됩니다.
446 스테인리스 스틸(1.4762): 크롬 함량이 더 높습니다(약 24%~27%). 따라서 고온 내구성이 더 뛰어나 보일러, 스토브, 로켓 엔진 등에 자주 사용됩니다.
439 스테인리스강(1.4510): 크롬을 16%-18% 함유하고 있으며, 주로 자동차, 보일러, 열교환기에 사용되며 내식성 및 용접성이 우수합니다.
- 강한 고온 내구성: 페라이트 스테인리스강은 고온 환경에서 강한 산화 내구성을 가지고 있으며, 특히 고온 작업 환경에 적합합니다.
- 우수한 내식성: 페라이트 스테인리스강은 일반적인 산, 알칼리 및 산화성 물질에 대한 내식성이 뛰어나며, 특히 고온에서 우수합니다.
- 용접성 불량: 페라이트계 스테인리스강은 용접 시 균열이 발생하기 쉽기 때문에 용접기술에 대한 요구가 높습니다.
- 연성 낮음: 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 페라이트계 스테인리스강은 연성이 낮으며 복잡한 스탬핑 및 스트레칭 공정에 적합하지 않습니다.
- 자동차 산업 : 자동차 배기관, 자동차 부품 등에 널리 사용됨
- 주방 장비: 싱크대, 스토브, 식기류 등
- 보일러 및 열교환기: 보일러 라이닝, 열교환기 등 고온 환경에 적합합니다.
- 건축 장식 : 지붕, 외벽 등 고온에 강한 장식용으로 사용됩니다.
마르텐사이트계 스테인리스강은 마르텐사이트 결정 구조를 주요 미세 구조로 하는 스테인리스강의 한 종류입니다. 합금 조성은 일반적으로 12%~18%의 크롬과 적은 양의 니켈을 포함합니다. 높은 경도와 강도로 인해 마르텐사이트계 스테인리스강은 종종 고강도 및 내마모성 응용 분야에 사용되지만 내식성은 좋지 않습니다.
410 스테인리스 스틸(1.4006): 12%-14%의 크롬과 더 높은 탄소 함량을 함유하고 있으며, 내마모성이 좋고 내식성이 적당합니다. 칼, 기계 부품 등의 제조에 일반적으로 사용됩니다.
420 스테인리스 스틸(1.4021): 410 스테인리스 스틸보다 탄소 함유량이 더 높고, 경도와 내마모성이 더 높아 칼, 수술 도구 등에 적합합니다.
440C 스테인리스강(1.4125): 최대 1.2%의 탄소를 함유하고 있으며, 매우 높은 경도와 내마모성을 가지고 있으며, 고경도 도구와 베어링을 제조하는 데 적합합니다.
- 높은 강도와 경도: 마르텐사이트 스테인리스강은 열처리 후 매우 높은 경도와 강도를 얻을 수 있어 내마모성과 고강도가 요구되는 용도에 적합합니다.
- 내식성 낮음: 오스테나이트 및 페라이트 스테인리스강과 비교하여 마르텐사이트 스테인리스강은 내식성이 낮으며, 특히 습하거나 부식성 환경에서는 더욱 그렇습니다.
- 낮은 연성: 마르텐사이트 스테인리스강은 경도가 높기 때문에 연성이 낮고 냉간 가공이 어렵습니다.
- 칼과 절삭 공구: 마르텐사이트계 스테인리스강은 날카로운 모서리가 필요한 칼, 메스, 가위, 스크레이퍼 및 기타 도구에 널리 사용됩니다.
- 베어링 및 기계 부품: 마르텐사이트 스테인리스 강은 높은 강도와 내마모성이 요구되는 베어링, 기어 등의 기계 부품에 적합합니다.
- 의료장비 : 수술도구, 치과도구 등
- 펌프 바디 및 밸브 : 석유화학, 원자력 발전소 등의 산업에서 높은 내압성과 내마모성이 요구되는 펌프 바디, 밸브 등의 부품에 사용됩니다.
듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트와 페라이트의 이중 결정 구조를 가진 스테인리스강의 한 종류입니다. 그 미세구조는 일반적으로 50% 오스테나이트상과 50% 페라이트상으로 구성됩니다. 듀플렉스 스테인리스강은 두 상의 장점을 결합하여 높은 강도를 보장하는 동시에 우수한 내식성과 높은 균열 저항성을 유지할 수 있습니다.
2205 듀플렉스 스테인리스 스틸 (1.4462): 크롬 22%, 니켈 5%를 함유하고 질소를 첨가한 합금으로 내식성과 응력부식균열 저항성이 매우 우수하다. 해양, 석유, 화학공학에 많이 쓰인다.
2507 듀플렉스 스테인리스 스틸 (1.4410): 크롬(25%)과 니켈(7%) 함량이 높고 몰리브덴 함량이 더 높습니다. 내식성이 더 강하고 해양 엔지니어링, 석유 및 가스 산업 등과 같은 극한 부식성 환경에 적합합니다.
- 우수한 내식성: 듀플렉스 스테인리스 강의 내식성은 기존 페라이트계 스테인리스 강의 내식성보다 우수하고 오스테나이트계 스테인리스 강의 내식성과 비슷합니다. 특히 염화물 부식 및 산성 환경에서 내식성이 뛰어납니다.
- 고강도, 고강도 내압성: 듀플렉스 스테인리스강은 고유한 구조로 인해 오스테나이트와 페라이트의 장점을 결합하였으며, 강도가 단일 오스테나이트 스테인리스강이나 페라이트 스테인리스강보다 훨씬 높아 고압, 고온 환경에서 사용하기에 적합합니다.
- 우수한 균열 저항성 및 응력 부식 균열 저항성: 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 듀플렉스 스테인리스강은 응력 부식 균열(SCC)에 대한 저항성이 뛰어나 혹독한 산업 환경에서 사용하기에 적합합니다.
- 우수한 가공성 및 용접성: 듀플렉스 스테인리스강의 가공성 및 용접성은 비교적 양호하나 오스테나이트계 스테인리스강에 비해서는 다소 열등함
- 해양공학: 해상 플랫폼, 해저 파이프라인, 선박 구조물 및 기타 분야에 적용됨.
- 석유 및 가스: 듀플렉스 스테인리스 강철은 내식성 파이프라인, 저장 탱크, 열교환기 및 기타 장비에 널리 사용됩니다.
- 전력산업 : 특히 원자력발전소 및 화력발전소 설비에서는 듀플렉스 스테인리스강이 증기파이프, 보일러 부품, 기타 부품에 많이 사용됩니다.
침전 경화 스테인리스강은 열처리에서 침전 경화 메커니즘을 통해 강도와 경도를 크게 향상시킬 수 있는 특수 스테인리스강입니다. 이 유형의 강철은 일반적으로 크롬, 니켈, 구리 및 알루미늄과 같은 원소를 포함합니다. 열처리 온도와 시간을 제어함으로써 합금의 매트릭스에 용해된 2차 상 입자가 침전되어 재료의 기계적 특성이 크게 향상됩니다. 침전 경화 스테인리스강은 강도와 경도가 높을 뿐만 아니라 비교적 우수한 내식성을 유지합니다.
17-4 PH(630스테인리스강): 크롬, 니켈, 구리 등의 원소를 함유하고 있으며 강도가 높고 내식성이 좋으며, 주로 항공우주, 원자력, 화학 등의 산업에 사용됩니다.
15-5 PH : 니오븀과 몰리브덴을 소량 함유하고 있으며 강도와 내식성이 좋으며 주로 화학장비, 항공우주 등에 사용됩니다.
13-8 Mo: 몰리브덴과 일정량의 니오븀을 첨가하여 강도와 피로저항성이 높아 고압용기, 공압장비 등의 분야에 많이 쓰인다.
PH 800: 고강도, 고인성으로 고온, 고압 장비 제조에 널리 사용됩니다.
- 매우 높은 강도와 경도: 침전 경화 공정을 통해 침전 경화 스테인리스강은 내식성을 희생하지 않고도 재료의 강도와 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
- 우수한 내식성: 침전 경화 스테인리스강은 특히 중성, 약산성 및 약알칼리성 환경에서 비교적 우수한 내식성을 갖습니다.
- 우수한 피로 저항성 및 내마모성: 침전 경화 스테인리스강은 경도와 강도가 뛰어나 피로 저항성과 내마모성이 좋습니다.
- 뛰어난 조절성: 다양한 열처리 공정을 통해 침전 경화 스테인리스 강의 기계적 성질을 필요에 맞게 조절하여 다양한 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
- 항공우주: 침전 경화 스테인리스 강철은 항공기 엔진 부품, 터빈 블레이드, 노즐, 동체 등 고강도, 고내식성 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
- 핵에너지 산업: 원자로, 원자력 발전소와 같은 고온, 고방사선 환경에서 침전 경화 스테인리스강은 더 높은 강도와 내식성을 제공할 수 있습니다.
- 석유 및 가스: 석유 굴착 플랫폼, 고압 석유 및 가스 파이프라인, 펌프 바디 등 고압, 고강도 장비 제조에 적합합니다.
- 고압용기 및 화학장비 : 침전경화 스테인리스강은 주로 화학반응기, 저장탱크, 반응기 및 기타 장비에 사용됩니다.
오스테나이트계에서 스테인레스 스틸, 페라이트계 스테인리스강, 마르텐사이트계 스테인리스강에서 듀플렉스 스테인리스강 및 침전 경화 스테인리스강까지, 각 유형의 스테인리스강은 고유한 화학 조성, 미세 구조 및 성능 특성을 가지고 있어 다양한 작업 환경과 응용 분야 요구 사항에 적응할 수 있습니다. 특정 사용 요구 사항에 따라 올바른 유형의 스테인리스강을 선택하는 것이 중요합니다.
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핫 뉴스2024-03-09
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