STAINLESS STEEL 미세 구조와 성분에 따라 다양한 유형으로 나눌 수 있으며, 각각의 스테인레스 유형은 서로 다른 성능과 응용 분야를 가지고 있습니다. 본 문서에서는 다섯 가지 일반적인 유형에 초점을 맞추어 설명합니다. 스테인리스 스틸: 오스테나이트 스테인레스, 페라이트 스테인레스, 마르텐사이트 스테인레스, 복합 스테인레스 및 침강경화 스테인레스입니다.
1. 오스테나이트 스테인레스
오스테나이트 스테인레스는 오스테나이트 결정 구조를 특징으로 하는 스테인레스 종류입니다. 오스테나이트 스테인레스의 주요 합금 요소는 크롬(Cr)과 니켈(Ni)이며, 일반적으로 크롬은 18% 이상이고 니켈은 8% 이상입니다. 높은 니켈 함량 때문에 오스테나이트 스테인레스는 보통 우수한 내식성, 연성 및 저온 인성 등을 가지고 있습니다.
오스테나이트 스테인레스의 결정 구조는 면심입방(FCC)으로, 이는 높은 가소성과 연성을 제공하여 극한 조건에서도 양호한 기계적 특성을 유지할 수 있게 합니다.
오스테나이트 스테인레스 분류:
오스테나이트 스테인레스는 그 화학 조성 및 성능 특성에 따라 다음 유형으로 나눌 수 있습니다:
304 스테인리스 스틸 (1.4301): 18% 크롬과 8% 니켈로 이루어진 합금으로, 종합적인 성능이 우수하여 다양한 약한 부식 환경에 적합합니다.
316제철 (1.4401): 304에 2%-3%의 모리브덴을 첨가하여 염소 부식 저항성이 크게 향상되었으며, 해양 환경 및 화학 장비와 같은 더 부식성이 강한 장소에 적합합니다.
321 스테인레스 (1.4541): 티타늄이 첨가되어 결정간 부식에 대한 저항성이 뛰어나고, 종종 고온 장비에서 사용됩니다.
904L 스테인레스 (1.4539): 구리와 같은 더 높은 합금 요소를 포함하여 더욱 강력한 부식 저항성을 제공하며, 종종 바닷물 냉각 시스템, 산성 가스 처리 등과 같은 환경에서 사용됩니다.
오스테나이트 스테인레스의 특성:
- 뛰어난 방식성: 오스테나이트 스테인레스는 대부분의 산성 및 알칼리 환경에 대해 좋은 방식성을 가지며, 특히 염화물에 대한 강력한 방식성을 가지고 있습니다.
- 양호한 가공성: 오스테나이트 구조의 높은 연성 때문에 오스테나이트 스테인레스는 타enting, 성형, 용접과 같은 가공 공정에 매우 적합합니다.
- 양호한 저온 인성: 오스테나이트 스테인레스는 저온 환경에서도 여전히 좋은 인성을 유지할 수 있으며, 저온 장비에서 사용하기에 적합합니다.
- 열처리가 어려움: 오스테나이트 스테인레스는 일반적인 조건에서 우수한 성능을 가지고 있지만, 열처리가 어렵고 특히 고온에서는 경계부식이 발생하기 쉽습니다.
오스테나이트 스테인레스의 응용 분야:
- 식품 및 제약 산업: 304 및 316 스테인레스는 식품 가공 기기, 제약 기기 및 음용수 처리 시설에서 널리 사용됩니다.
- 화학 및 석유화학 산업: 부식 저항성이 뛰어나 화학 용기, 반응기, 파이프라인 및 기타 장비에 적합합니다.
- 건축 장식 및 가전제품 산업: 오스테나이트 스테인레스는 아름다운 외관과 부식 저항성을 가지고 있어 건물 외벽, 다리 및 다양한 가전제품 부품에 자주 사용됩니다.
- 의료 기기: 우수한 생체 적합성 때문에 오스테나이트 스테인레스는 수술 도구, 인공 관절 등에 널리 사용됩니다.
2. 페라이트계 스테인레스
페라이트계 스테인레스는 페라이트 결정 구조를 가진 스테인레스 종류입니다. 주요 합금 요소는 크롬(Cr)이며, 크롬 함량은 일반적으로 10.5%에서 30% 사이이고 니켈 함량은 낮습니다(일반적으로 1% 미만). 페라이트계 슠테인레스는 가격이 저렴하고 더 나은 산화 저항성을 가지고 있어 고온 환경에서 부식 저항성이 낮아도 요구되는 상황에 특히 적합합니다.
페라이트 스테인레스 분류:
430 스테인레스 (1.4016): 크롬 함량이 약 17%로, 우수한 내식성과 산화 저항성을 가지고 있으며 주방 기기, 자동차 배기 시스템 등에 널리 사용됩니다.
446 스테인레스 (1.4762): 더 높은 크롬 함량 (약 24% ~ 27%)을 가지고 있어 더 나은 고온 저항성을 가지며 보일러, 오븐, 로켓 엔진 등에 종종 사용됩니다.
439 스테인레스 (1.4510): 크롬 함량이 16%-18%로 주로 자동차, 보일러 및 열교환기에 사용되며 좋은 내식성과 용접성이 있습니다.
페라이트 스테인레스의 특징
- 강력한 고온 저항성: 페라이트 스테인레스는 고온 환경에서 강력한 산화 저항성을 가지며 특히 고온 작업 환경에 적합합니다.
- 양호한 내식성: 페라이트 스테인레스는 일반적인 산, 알칼리 및 산화 물질에 대해 양호한 내식성을 가지며 특히 고온에서 더욱 그렇습니다.
- 용접성 부족: 페라이트 스테인레스는 용접 시 균열이 발생하기 쉬워, 용접 기술에 높은 요구 사항이 있습니다.
- 연성 부족: 오스테나이트 스테인레스와 비교했을 때, 페라이트 스테인레스의 연성이 부족하여 복잡한 압출 및 늘이기 공정에 적합하지 않습니다.
페라이트 스테인레스의 적용 분야
- 자동차 산업: 자동차 배기 파이프, 자동차 부품 등에 널리 사용됩니다.
- 주방 장비: 싱크대, 가스레인지, 식기류 등에 사용됩니다.
- 보일러 및 열교환기: 고온 환경에 적합하여 보일러 내부, 열교환기 등에 사용됩니다.
- 건축 장식: 내열 장식 응용 분야에 사용되며, 지붕, 외벽 등에 활용됩니다.
3.마르텐사이트 스테인레스
마르텐사이트 스테인레스는 마르텐사이트 결정 구조를 주요 미세 구조로 가지는 스테인레스의 한 종류이다. 그 합금 조성은 일반적으로 12%에서 18%의 크롬을 포함하며 니켈 함량은 낮다. 높은 경도와 강도 때문에 마르텐사이트 스테인레스는 종종 고강도 및 내摩耗성 애플리케이션에 사용되지만, 그의 방부성은 좋지 않다.
마르텐사이트 스테인레스 분류:
410 스테인레스 (1.4006): 12%-14%의 크롬과 높은 탄소 함유량을 가지고 있어 좋은 내摩耗성과 중간 수준의 방부성을 가진다. 일반적으로 칼, 기계 부품 등 제조에 사용된다.
420 스테인레스 (1.4021): 410 스테인레스보다 더 많은 탄소를 포함하고 있어 더 높은 경도와 내摩耗성을 지니며, 칼, 수술 도구 등에 적합하다.
440C 스테인레스 (1.4125): 최대 1.2%의 탄소를 포함하고 있어 매우 높은 경도와 내摩耗성을 가지고 있어 고경도 도구와 베어링 제조에 적합하다.
마르텐사이트 스테인레스의 특징:
- 높은 강도와 경도: 마르텐사이트 스테인레스는 열처리 후 매우 높은 경도와 강도를 얻을 수 있으며, 내摩耗성과 고강도가 요구되는 응용 분야에 적합합니다.
- 부족한 내식성: 오스테나이트 및 페라이트 스테인레스와 비교했을 때, 마르텐사이트 스테인레스는 특히 습기 또는 부식성 환경에서 내식성이 부족합니다.
- 낮은 연성: 높은 경도 때문에 마르텐사이트 스테인레스는 연성이 부족하고 냉간 가공이 어렵습니다.
마르텐사이트 스테인레스의 적용 분야
- 칼과 절삭 도구: 마르텐사이트 스테인레스는 날카로운 가장자가 필요한 칼, 메스, 가위, 긁개 등 다양한 도구에 널리 사용됩니다.
- 베어링 및 기계 부품: 마르텐사이트 스테인레스는 고강도와 내摩耗성이 요구되는 베어링, 기어 등의 기계 부품에 적합합니다.
- 의료 기기: 예를 들어 수술 도구, 치과 도구 등
- 펌프 본체 및 밸브: 석유화학 및 원자력 발전소와 같은 산업에서 고압 저항과 마모 저항이 필요한 펌프 본체, 밸브 및 기타 부품에 사용됩니다.
4.듀플렉스 스테인레스
듀플렉스 스테인레스는 오스테나이트와 페라이트의 이중 결정 구조를 가진 스테인레스 종류입니다. 그 미세 구조는 일반적으로 50%의 오스테나이트 상과 50%의 페라이트 상으로 구성됩니다. 듀플렉스 스테인레스는 두 상의 장점을 결합하여 높은 강도를 유지하면서도 우수한 내식성과 높은 균열 저항성을 보여줍니다.
듀플렉스 스테인레스 분류:
2205 듀플렉스 스테인리스 스틸 (1.4462): 크롬 22%, 니켈 5%를 함유하며 질소가 첨가되어 있습니다. 매우 우수한 내식성과 응력부식균열 저항성을 가지고 있으며, 주로 해양, 석유 및 화학 공정에서 사용됩니다.
2507 듀플렉스 스테인레스 (1.4410): 크롬(25%)과 니켈(7%)의 함량이 더 높으며, 또한 몰리브덴의 함량도 더 높습니다. 이는 더 강력한 부식 저항성을 가지고 있으며, 해양 공학, 석유 및 가스 산업 등 극도로 부식성이 강한 환경에 적합합니다.
듀플렉스 스테인레스의 특징:
- 우수한 내부식성: 듀플렉스 스테인레스의 내부식성은 일반 페라이트 스테인레스보다 좋고, 오스테나이트 스테인레스에 가깝습니다. 특히 염화물 부식과 산성 환경에서 더욱 그렇습니다.
- 높은 강도와 고압 저항: 독특한 구조 덕분에 듀플렉스 스테인레스는 오스테나이트와 페라이트의 장점을 결합하며, 단일 오스테나이트 스테인레스 또는 페라이트 스테인레스보다 훨씬 높은 강도를 가지므로 고온고압 환경에서 사용하기에 적합합니다.
- 양호한 균열 저항성 및 스트레스 부식 균열 저항성: 오스테나이트 스테인리스와 비교하여 더블러스 스테인리스는 스트레스 부식 균열(SCC)에 대한 저항성이 뛰어나므로 혹독한 산업 환경에서 사용하기 적합합니다.
- 우수한 가공성 및 용접성: 더블러스 스테인리스의 가공성과 용접성은 비교적 좋지만, 여전히 오스테나이트 스테인리스보다 약간 열등합니다.
더블러스 스테인리스의 응용 분야
- 해양 공학: 해상 플랫폼, 수중 파이프라인, 선체 구조물 등에 적용됩니다.
- 석유 및 가스: 더블러스 스테인리스는 내부식성 파이프라인, 탱크, 열교환기 등의 장비에 널리 사용됩니다.
- 전력 산업: 특히 원자력 발전소 및 화력 발전소의 장비에서 더블러스 스테인리스는 증기 파이프, 보일러 구성 요소 등에 자주 사용됩니다.
5. 침강 경화형 스테인리스
침강경화 스테인레스는 열처리 중의 침강경화 메커니즘을 통해 강도와 경도를 크게 향상시킬 수 있는 특수 스테인레스입니다. 이 종류의 강은 일반적으로 크롬, 니켈, 구리 및 알루미늄과 같은 요소를 포함합니다. 열처리 온도와 시간을 제어하여 합금 내 기체에 용해된 제2상 입자를 침출시키면 재료의 기계적 성질이 크게 향상됩니다. 침강경화 스테인레스는 높은 강도와 경도뿐만 아니라 비교적 우수한 내식성을 유지합니다.
침강경화 스테인레스의 분류
17-4 PH (630 스테인레스): 크롬, 니켈, 구리를 포함하며, 높은 강도와 좋은 내식성을 가지고 있으며 주로 항공우주, 원자력, 화학 등 산업에서 사용됩니다.
15-5 PH: 적은 양의 니오븀과 모리브덴을 포함하며, 뛰어난 강도와 내식성 특성을 가지고 있어 주로 화학 기기, 항공 우주 등에 사용됩니다.
13-8 Mo: 모리브덴과 일정량의 니오븀이 첨가되어 있으며, 높은 강도와 피로 저항력을 가지며 종종 고압 용기, 공기 동력 장비 등에서 사용됩니다.
PH 800: 높은 강도와 인성으로 고온 고압 장비의 제조에 널리 사용됩니다.
침강경화 스테인레스의 특징:
- 극도로 높은 강도와 경도: 침강경화 과정을 통해 침강경화 스테인레스는 부식 저항성을 희생하지 않고 재료의 강도와 경도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
- 좋은 내식성: 침강경화 스테인레스는 중성, 약산성 및 약알칼리성 환경에서 특히 좋은 내식성을 가지고 있습니다.
- 양호한 피로 저항성 및 마모 저항성: 뛰어난 경도와 강도 덕분에 침강경화 스테인레스는 좋은 피로 저항성과 마모 저항성을 가지고 있습니다.
- 강력한 조절 가능성: 다양한 열처리 공정을 통해 침강경화 스테인레스의 기계적 특성을 필요에 따라 조정할 수 있어 다양한 응용 분야의 요구를 충족시킬 수 있습니다.
침강경화 스테인레스의 적용 분야
- 항공우주: 침강경화 스테인레스는 항공기 엔진 부품, 터빈 블레이드, 노즐, 기체 등 고강도 및 고부식저항이 필요한 부품을 제조하는 데 사용됩니다.
- 원자력 산업: 원자로 및 원자력 발전소와 같은 고온 및 고방사선 환경에서 침강경화 스테인레스는 더 높은 강도와 부식 저항성을 제공합니다.
- 석유 및 가스: 고압 및 고강도 장비의 제조에 적합하며, 예를 들어 유전 시추 플랫폼, 고압 석유 및 가스 파이프라인, 그리고 펌프 본체 등에 사용됩니다.
- 고압 용기 및 화학 장비: 침강경화 스테인레스는 주로 화학 반응기, 탱크, 반응기 등의 장비에서 사용됩니다.
오스테나이트에서 스테인레스, 페라이티ック 스테인레스, 마르텐사이트 스테인레스에서 더블러스 스테인레스와 침강경화 스테인레스에 이르기까지 각각의 스테인레스 유형은 고유한 화학적 조성, 미세 구조 및 성능 특성을 가지고 있어 다양한 작업 환경과 응용 요구 사항에 적응할 수 있습니다. 특정 사용 요구 사항에 따라 적절한 종류의 스테인레스를 선택하는 것은 매우 중요합니다.
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