스테인리스란?
스테인리스강이란 일반적인 철(Fe)을 주성분으로 하면서도 보통강이 가지고 있지 않는 여러가지 장점을 가지고 있는 합금강입니다.
-장점으로는 녹이 잘 슬지 않는점, 강도, 내마모성이 좋은점, 표면이 깨끗한 점 등 우수한 품질성의 특성을 갖추고 있습니다.
스테인리스강은 가공성ㆍ기계적 성질 등이 우수하지만 대기 중이나 수용액에서 녹슬기 쉬운 강의 결점을 개선하기 위해 크롬 등의 합금원소를 참가한 강. 불수강(不銹鋼)이라고도 한다.
일반적으로 보통의 탄소강 등과 비교해 내식성(耐蝕性)은 우수하지만 절대로 녹슬지 않는다는 뜻은 아니어서 어떤 환경에 처했을 때는 국부적인 부식, 예를 들면 공식ㆍ틈부식ㆍ입계부식ㆍ응력부식갈라짐 등을 일으킨다.
스테인리스강의 내식성이 우수한 것은 그 표면에 형성되어있는 부동태피막인 산화막 때문이다. 부동태피막이 표면에 형성되면 밑바탕의 철을 보호하고 그 이상 녹스는 것을 막는 작용을 한다. 자연환경에서의 강이 충분한 내식성을 얻는 데는 크롬이 12%(무게) 이상 필요하다. 크롬과 동시에 니켈ㆍ몰리브덴 등을 합금화하면 내식성이 더욱 향상되어 화학공업약품 등의 특수환경에서 사용할 수 있게 된다.
스테인리스강은 주된 금속조직조성에 따라 마덴자이트계ㆍ페라이트계ㆍ오스데나이트계ㆍ오스테나이트-페라이트2상계 등으로 분류된다.
- 1마텐사이트계
크롬 12~18%, 탄소 0.10~1.20%를 포함하며 담금질ㆍ뜨임하여 마텐자이트 또는 마텐자이트크롬탄소화물의 조직으로 하여 사용한다. 이 계의 스테인리스강 종류 가운데 석출경화형 스테인리스강이 있는데 이것은 NiTiㆍNiAl 등의 석출경화에 의해 강도를 높인 강력스테인리스강이다. 매우 굳고 강하므로 내식성과 동시에 경도ㆍ내마모성이 필요한 부재, 예를 들면 나붙이ㆍ외과용기구ㆍ공구 등에 사용한다. - 2페라이트계
크롬 12~27% 탄소 0.20% 이상을 포함한다. 크게 나누면 13크롬강ㆍ18크롬강ㆍ25크롬강이 있으면 최근에는 제강기술의 발달로 응력부식갈라짐 등을 일으키기 어려운 강으로서 탄소량을 줄이고 몰리브덴을 약 2% 첨가한 고순도페라이트계 스테인리스강이 만들어진다. 담금질 경화성이 거의 없고 내식성도 비교적 좋으며, 니켈을 거의 포함하지 않으므로 오스데나이트계보다도 값이 싸다. 식기 등의 가정용품ㆍ건재(建材)ㆍ화학공업용장치 등에 사용된다. - 3오스테나이트계
크롬 13∼30%, 니켈 6∼20%, 탄소 0.10% 이하를 포함한다. 대표적인 것은 18∼8스테인리스강이며 저탄소로 크롬 18%, 니켈 8%를 포함하는 강이다. 내식성을 더욱 좋게 하기 위해 몰리브덴을 1∼3% 정도 첨가한 강도 자주 사용된다. 스테인리스강 수요의 대부분은 이 계의 스테인리스강으로, 내식성과 함께 고온에서의 내산화성도 우수하기 때문에 가정용품·건재 외에 화학공업·석유공업용장치·원자로관계 등의 용도가 있다. - 4오스테나이트 - 페라이트2상계
크롬 18∼30%, 니켈 6∼12%, 탄소 0.10% 이하를 포함하며 열처리 등에 의해 오스테나이트와 페라이트를거의 반반씩 하여 각각 결정입자를 잘게 조정한 것으로 내식성·가공성이 좋고 강도가 큰 스테인리스강이다. 석유공업·화학공업·내해수용장치 등에 이용된다.
성분에 의한 분류
주성분에 의한 스테인리스강의 분류
| 주성분에 의한 분류 | 금속조직상으로 본 분류 | ||||
| 구분 | 명칭 | 대표적인 강종 | 구강종 | 조성 | |
| 크롬계 | 13Cr계 | STS 410 | 51 종 | 13% Cr | 마르텐사이트계 |
| 18Cr | STS 430 | 24 종 | 18% Cr | 훼라이트계 | |
| 크롬-니켈계 | 18Cr-8Ni계 | STS 304 | 27 종 | 18%Cr-8%Ni | 오스테나이트계 |
| STS 316 | 32 종 | 18%Cr-8%Ni-2.5%Mo | |||
| 16Cr-7Ni-1Al계 | STS 631 | - | 16%Cr-7%Ni-1%Al | 석출경화형 | |
대표적인 스테인리스강의 특성
| STS 410 (13Cr계) | STS 430 (18Cr계) | STS 304, STS 316 (18-8계) | STS 631 (16-7-1Al계) | |
| 자성 | 있음 | 있음 | 없음 (단, 냉간가공후 다소 자성이 있음) | 없음 (단, 열처리경화 후 자성이 있음) |
| 녹발생여부 | 발생하는 경우가 있음 | 옥내에서는 녹발생이 거의 없으나 옥외사용 시 다소 문제가 있음 | 뛰어난 내식성을 가지고 있음 | 뛰어난 내식성을 가지고 있음 |
| 충격, 인장 | 18-8계에 비해 떨어짐 | 18-8계애 비해 떨어짐 | 극희 양호하며 성형이 풍부함 | 열처리경화 후 높은 경도와 강도를 갖음 |
| 열팽창 | 보통강과 거의 동일 | 보통강과 거의 동일 | 보통강의 약 1.5배 | 보통강과 거의 동일 |
| 열전도도 | 보통강의 1/2배 | 보통강의 1/2배 | 보통강의 약 1/3배 | 보통강의 약 1/3배 |
| 열처리 경화성 | 있음 | 없음 | 없음 | 있음 |
표면에 의한 분류
스테인리스 냉연강판 표면에 의한 분류
| 표면 종류 | 특기 사항 | 용도 |
| No. 1 | 열간압연 후 열처리 및 산세처리한 제품표면 | 공업용 탱크, 화학공업장치 |
| No. 2D | 열간압연 후 열처리 및 산세처리한 제품표면 | 석유화학설비, 파이프 |
| No. 2B | 냉간압연후 열처리 및 산세처리한 후 조질압연한 제품표면 No.2D에 비하여 광택과 표면 평활도가 양호하고 조질압연으로 기계적성질을 개선하여 Stretcher Strain의 발생을 제거한 제품 | 주방기구, 양식기, 건축자재 |
| No. 3 | 2B의 제품을 #100~#120 연마벨트로 연마한 제품표면 | 건축내외장재, 주방설비 |
| No. 4 | 2B의 제품을 #100~#120 연마벨트로 연마한 제품표면 No.3보다 연마상태가 미려함 | 낙농공업설비, 주방설비 |
| No. 6 | No.4 제품보다 연마상태가 더욱 미세한 Stain Finish 제품 광택을 제거한 우아한 표면상태를 나타낸 제품표면 | 건축내외장재 |
| No. 7 | 어느 정도의 반사기능을 가진 연마제품으로 #400~#600의 연마재로 Buff를 회전시켜 연마하여 만들어진 표면 연마흔적은 완전히 제거되지 않음 | 낙농공업설비, 건축자재 |
| No. 8 | 상당한 광택 및 반사기능을 가진 연마제품으로 #800의 연마재로 Buff를 회전시켜 연마하여 만들어진 표면 | 건축내외장재, 소형거울 |
| HL (Hair Line) | No.4 제품표면을 #150~180 입도의 연마벨트를 사용하여 연속된 연마무늬가 나타나도록 한 제품 표면 | 건축내외장재, 샤시 도어 |
| L - HL (Light Hair Line) | 라이트 헤어라인은 No.4 제품표면을 #400 입도의 연마벨트를 사용하여 연속된 연마무늬가 나타나도록 한 제품표면 HL보다 부드럽고 우아한 제품 표면 | 건축자재, 차량 |
| SM (Super Mirror) | No.8보다 훨씬 상회하는 고광택표면으로서 유리거울에 준하는 제품 표면 | 건축외장재, 거울 |
강종 재질별 특성 및 용도
| 기호 (SUS) | 특성 | 용도 |
| 301 | SUS 304 보다 Cr, Ni 량이 약간 적어 가공경화성이 크다. 따라서 냉간가공으로 큰 인장 강도를 얻을수 있다. | 기계 구조용에 사용 됨 |
| 302 | 18Cr - 8Ni 강의 기준형으로 Ni 첨가하여 내식성, 기계적 성질이 좋다. 단, 탄소량이 많으므로 가열부나 용접부는 부적당하다. | 일반용, 화학 |
| 303 | SUS 303은 S를 첨가하여 18Cr - 8Ni강에 피삭성을 개량한 것이다. 단 내식성은 조금 나쁘다. Mo의 첨가는 내식성을 개선하기 위한 것이다. SUS 303Se 는 SUS303과 같은것인데 Se, P를 참가 한 것이다. | 선반 가공 부품, 샤프트, 넛트 등 |
| 303Se | ||
| 304 | SUS 302의 개량형인데 탄소량이 적어서 내식성, 용접성이 좋으므로, 고급 스테인레스강으로 광범위하게 사용된다. SUS304L은 극저 탄소강이므로 입계식을 방지해 준다. 따라서 용접상태에서 내입계식성이 필요한 것에 사용된다. | 화학공업설비, 건축재료, 식품제조설비, 재지공업, 차량공업, 주방기구 등 |
| 304N1 | SUS 304에 N을 첨가하여 연성의 저하를 억제하면서 강도를 높였으며, 재료의 경량화에 효과가 있다. | 주로 구조용 강도 부재료로 사용됨. |
| 304LN | SUS 304에 N을 첨가하여 상동의 특성을 갖는다. | SUS 304N1과 같으나, 내입계부식성이 좋다. |
| 309S | Cr, Ni량이 많아서 내열성, 내식성이 매우 좋고, 고온강도도 양호하다. SUS310은 Cr, Ni량을 늘려서 내열성을 향상시킨 것이다. | 열교환기, 연소실부품, 배기장치, 젯트엔진부품, 가스터빈부품 등 |
| 310S | ||
| 316 | Mo를 첨가하여 내식성, 내산성이 양호하고 고온강도가 크다. SUS 310은 극저탄소강이므로 용접한 상태에서 내입계 내식성을 필요하는 곳에 사용된다. | 섬유화학공업, 염색공업, 섬유공업, 식품공업 |
| 316L | ||
| 316 Ti | SUS 316에 Ti를 첨가하였기 때문에 내입계냐식성이 필요한 곳에 이용 될 수 있다. | |
| 317 | SUS 316에 Mo량을 높여 내산성을 개선한 제품이다. | 염색설비, 잉크제조설비등 내산성이 요구되는 호학공업설비에 이용된다. |
| 317L | SUS 316의 Mo량을 높여서 내산성을 개량한 제품이다. 저탄소형이므로 용접상태로 사용이 가능하다. | 내산성이 필요한 화학공업설비등 |
| 321 | SUS 321에는 탄화 불안정 원소인 TI, SUS 347에는 Nb, Ta가 첨가되어 있어 용접상태로 사용이 가능하며 450~850 ℃의 가열온도에서도 사용이 가능하다. | 항공기 엔진배기관, 열교환기, 증발기 등 |
| 347 | ||
| XM7 | SUS 304에 Cu를 첨가하여 냉간 성형성과 내산성을 개량한 제품이다. | |
| XM15J1 | 응력부식에 대해 우수한 특성을 갖는다. 특히 Si 량이 높기 때문에 고온에서 내산화성이 우수하다. | |
| 329J1 | 내식성과 내응력 부식성을 겸비하여 해수등의 영화물 용액중에서 잘 사용될 수 있는 특성이 있다. | 선박의 부품등 |
| 329J3-L | 22Cr계로서 H2S, Co2가스, 염화물들을 함유한 환경에 대한 저항성이 있다. | 정유관, 각종 화학장치용에 사용 |
| 329J4 -L | 25Cr계로서 해수등 고농도 염화물 환경에서 우수한, SCC성을 갖추고 있다. | 해수사용 열교환기, 제염플랜트 등 |
| 405 | 13Cr강에 Al을 첨가하여 자경성을 감소시킨 제품이다. 13Cr 정도의 내식성이 요구되고, 용접하여 사용되는 곳에 이용된다. | 소둔 BOX, 내산화벽, 기타 내산용부품, 석유 정제 공정 |
| 410L | SUS410 에 비해 C를 낮추어서, 용접부 곡면성, 가공성, 내고온산화성이 우수하다. | 자동차 배기가스 처리, 장치 보일러 연소실, 버너 등이다. |
| 430 | 18Cr강의 기준형으로서 냉간 가공성, 내식성 등이 좋으며 특징에 비해 가격이 저렴해 광범위하게 사용 될 수 있다. | 건축재료, 주방기기, 초산공업, 일반 가정기구등에 사용된다. (자동차부품, 석유정제설비) |
| 430F | S, P 의 첨가로 SUS 430에 피삭성을 개선한 제품이다. 단 내식성, 내산성등의 성질이 SUS 430에 비해 열세이다. | 볼트 넛트, 연료분사노즐 등 |
| 434 | SUS 430에 Mo를 첨가하여 내식성을 개선한 제품이다. | SUS 430과 같다. |
| 444 | SUS 430에 Mo를 첨가하여 (C+N) 량을 최저로 하고, Nb 등의 탄소 질화물 생성원소를 첨가하여 내식성을 SUS 316 급에 상당하게 만든 제품이다. | 저수조등 판넬재등에 사용된다. |
| 410 | SUS420J1 의 C량을 낮추어서 내식성의 향상과 열처리후의 인성을 개량한 제품이다. | 밸브 , 펌프샤프트 칼제품, 볼트, 넛트, 증기터빈, 젯트엔진 등. |
| 410J | 13Cr강에 Mo를 첨가하여 내식성, Creep성을 향상시킨 것이다. | 증기터빈등 고온에서 사용되는 부품에 사용 된다. |
| 416 | S, P를 첨가하여 13Cr강의 피삭성을 개량한 제품이다. 단, 내식성은 기준형에 비해 떨어진다. | 볼트, 넛트, 기화기 부품, 밸브, 복사기의 샤프트 등 |
| 420J1 | 13Cr강의 기준형으로서 기계적 성질을 이용하여 광범위하게 사용 될 수 있다. 특히, SUS420J2는 C량이 높기 때문에 열처리 후 고강도를 얻을 수 있다. | 각종 샤프트, 칼제품, 의료기기 등 |
| 420J2 | ||
| 420F | SUS420J2에 S,P를 첨가하여 피삭성을 개량한 제품이다. | SUS420J2와 같다. |
| 431 | Ni 첨가로 인성을 개량하고, Cr의 첨가로 내식성을 개량한 것이므로 열처리에서의 Martensite 계에서는 내식성이 극히 양호하다. | 제지기계, 선박용샤프트, 항공기부품등에 사용 |
| 440A | 내식성과 내마모성을 겸비한 강종으로, SUS440A, SUS440B, SUS440C의 순으로 내마모성이 좋아진다. | 칼제품, 베어링, 펌프부품 등에 사용된다. |
| 440B | ||
| 440C | ||
| 630 | 저 C의 Martensite 에 Cu의 풍부한 화합물을 석출시켜 강도 (SUS304의 2배)를 높인 동시에 내식성도 SUS 304에 가까운 석출경화형 스테인리스강이다, | 샤프트, 고급금형 |
| 631 | SUS630에 Al을 참가하여, 석출 경화에 의해 탄성한계치를 높인 강이다. 부식 환경에서 특성이 요구되는 부품에 사용된다. | 샤프트, 고급금형 |
강종의 선택 및 세척방법
강종의선택
스테인리스강은 기후조건 및 공해정도 뿐만아니라 내식성의 필요성도를 고려하여 적합한 강종을 선택해야 합니다.
표면 상태별 세척방법
| 표면상태 | 세척 방법 |
| 지문 | 알콜이나 유기용매 (에테르, 벤젠)를 사용하여 부드러운 천으로 닦아낸 후 물로 세척 |
| 지방, 기름, 그리이스 오염 | 부드러운 천이나 종이로 닦아낸 후 중성세제나 암모니아 용액 혹은 전문 세척 약품으로 세척 |
| 용접 열변색 | 10% 질산용액 혹은 불화수소산 세척 후 암모니아나 증탄산소다 용액으로 중화처리 및 물로 세척 - 전문 세척 약품 사용 |
| 표면 오염물질로 발생된 녹 | 수산, 황산, 질산용액(10%) 혹은 연마세제를 사용하여 세척 - 전문 세척약품 사용 |
| 표백제 및 각종 산(acid) 부착물 | 즉시 물로 세척하고 암모니아나 증탄산소다 용액에 담근 후 중성세제나 따뜻한 물로 세척 |
| Labdl 및 보호 필름 | 따뜻한 물, 순한 세제로 닦으며 접착제 성분은 알콜이나 유기용매 사용 |
내식성비교
스테인리스강의 각종 용매에 관한 내식성 비교
| 시험용액 | 농도(%) | 온도(℃) | 강종 | |
| 304 | 316 | |||
| 질산 HNO3 | 5 | 20 | A | A |
| 20 | 20 | A | A | |
| 50 | 비등 | A | A | |
| 농후액 | 비등 | D | D | |
| 황산 H2SO4 | 5 | 20 | C | V |
| 비등 | E | C | ||
| 5 | 20 | D | C | |
| 비등 | E | D | ||
| 농후액 | 20 | A | A | |
| 비등 | D | D | ||
| 염산 HCI | 20 | E | E | |
| 인산 H4PO4 | 1 | 20 | A | A |
| 5 | 20 | A | A | |
| 10 | 20 | C | A | |
| 수산 H4C204 | 5 | 20-비등 | A | A |
| 10 | 비등 | D | C | |
| 요오드 13 | E | D | ||
| 구연산 | 5 | 20-65 | A | A |
| 15 | 비등 | A | A | |
| 사염화탄소 CCI4 | 순수 | 20 | A | A |
| 5-10 | 20 | C | B | |
| 암모니아수 NH4OH | 20 | A | A | |
| 암모니아가스 NH4 | 20 | - | D | |
| 수산화칼슘 Ca(CH)2 | 10~20 | 비등 | A | A |
| 50 | 비등 | C | B | |
| 탄산소다 Na2CO2 | 5 | 20~65 | A | A |
| 중탄산소다 NaHCO2 | 진농도 | 20 | A | A |
| 황산암모니아 (NH4)2SO4 | 5 | 20 | A | A |
| 염화나트륨 NaCl | 5-20 | 20-65 | A | A |
| 포화 | 비등 | B | A | |
| 염화아연 ZnCl2 | 5 | 20 | A | A |
| 메틴알콜 C2H4CH | 20-비등 | A | A | |
| 메틴알콜 CH4OH | 20 | A | A | |
| 65 | C | B | ||
| 탄산수소 H2CO2 | A | A | ||
| 식초 | 20 | A | A | |
| 해수 | A | A | ||
| 우유 | 65 | A | A | |
| 당밀 | A | A | ||
| 휘발유 | A | A | ||
| 쥬스 | A | A | ||
| 마요네즈 | 20 | A | A | |
| 글리세린 | A | A | ||
| 케챱 | 20 | A | A | |
| 커피 | 비등 | A | A | |
| 맥주 | A | A | ||
A : 충분한 내식성이 있으며 사용에 적합 (0.0089mm/월 이하)
B : 만족할만한 내식성이 있으며 사용가능 (0.089mm/월)
C : 상당한 내식성이 있으나 권장할 수 없음 (0.089~0.25mm/월)
D : 빈약한 내식성이 있으나 사용후에는 부적합 (0.25~0.89mm/월)
E : 내식성이 없고 사용불가능 (0.89mm/월 이상)
* 건조된체 방치하면 공식(Pitting)을 일으킴
강종별 비중
| 적용강종 | 비중 |
| 304, 304L, 321 | 7.93 |
| 316, 316L, 316JI, 316JIL, 309S, 310S, S347 | 7.98 |
| 430 | 7.70 |