스테인리스 스틸이란? 스테인리스 스틸의 제조 방법, 특성 및 응용 분야 설명

스테인리스 스틸은 현대 산업과 일상 생활에서 가장 널리 사용되는 금속 소재 중 하나로, 뛰어난 내식성, 우수한 강도, 미적 매력으로 유명합니다. 대규모 화학 장비와 정밀한 의료 기기부터 일상적인 수저와 주방용품에 이르기까지 스테인리스 스틸은 독특한 합금 구성과 다양한 성능 특성으로 인해 없어서는 안 될 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 스테인리스 스틸에 대한 종합적이고 전문적인 분석은 다음과 같습니다.

스테인리스 스틸이란 무엇인가요?

스테인리스 스틸은 크롬 함량이 높은 철 기반 합금(최소 10.5%). 그리고 크롬 요소는 매우 얇고 밀도가 높으며 안정적인 크롬이 풍부한 산화물 층로 알려진 패시브 필름을 강철 표면에 코팅합니다. 이 필름은 강철 기판을 부식성 매체로부터 효과적으로 분리하여 스테인리스 스틸에 뛰어난 녹 방지 기능을 부여합니다.

스테인리스 스틸의 구성

스테인리스 스틸의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다. 철(Fe) 그리고 크롬(Cr). 특정 성능 요구 사항을 달성하기 위해 다른 중요한 합금 원소가 다양한 비율로 추가됩니다:

• 니켈(Ni): 형성 및 안정화 오스테나이트 구조를 사용하여 연성, 인성 및 내식성을 크게 향상시켜 산성 환경에서의 성능에 특히 중요한 역할을 합니다.

• 몰리브덴(Mo): 주로 다음에 대한 저항력을 향상시키는 데 사용됩니다. 구멍 및 틈새 부식을 함유하고 있어 염화물 환경에서의 내식성을 위한 중요한 합금 원소입니다.

• 망간(Mn) 및 질소(N): 둘 다 오스테나이트 안정제질소는 또한 고용체 강화를 통해 강철의 강도를 크게 향상시킵니다.

• 탄소(C): 강도와 경도를 증가시키지만, 특히 용접 부위 근처에서 높은 수치가 내식성을 저하시킬 수 있으므로 함량을 엄격하게 관리해야 합니다.

스테인리스 스틸의 제조 공정

스테인리스 스틸 생산은 고도로 제어되고 정밀한 다단계 공정으로, 각 단계가 최종 제품의 품질에 매우 중요합니다:

용융 및 정제

생산은 다음과 같이 시작됩니다. 녹는원료(철, 페로크롬, 니켈 등)를 전기 아크로 또는 변환기에서 정확한 공식에 따라 결합하는 과정입니다. 그 다음에는 정제 AOD(아르곤 산소 탈탄) 또는 VOD(진공 산소 탈탄)와 같은 공정을 사용하여 탄소 함량을 정확하게 제어하고 불순물을 제거하여 최종 화학 성분이 표준을 충족하도록 합니다.

캐스팅 및 롤링

그런 다음 정제된 용융강이 캐스팅 단계를 거쳐 슬래브나 빌릿과 같은 반제품을 형성합니다. 이러한 반제품 형태는 이후에 롤링 공정(열간 압연 또는 냉간 압연)을 통해 판재, 봉재, 전선 또는 튜브에 필요한 치수로 성형합니다.

열처리 및 표면 마감

자료는 다음을 따라야 합니다. 열처리(어닐링) 를 사용하여 내부 응력을 완화하고 결정 구조를 복원 또는 개선하여 기계적 및 부식 특성을 최적화합니다. 마지막으로 산세 및 표면 마감 표면 스케일을 제거하고 고객이 요구하는 정밀한 마감을 달성합니다.

스테인리스 스틸의 종류

스테인리스 스틸은 주로 미세 구조 배열에 따라 다섯 가지 그룹으로 분류되며, 이는 핵심 특성과 주요 용도를 결정합니다:

오스테나이트 스테인리스 스틸

가장 많이 생산되고 널리 사용되는 스테인리스강 종류입니다. 미세 구조는 면 중심 큐빅으로 다음과 같은 특징이 있습니다. 비자성 속성, 뛰어난 연성 및 인성다양한 환경에서 우수한 내식성을 제공합니다. 일반적으로 열처리로 경화할 수 없지만 냉간 가공을 통해 강화할 수 있습니다.

페라이트계 스테인리스 스틸

페라이트계 강철은 몸체 중심의 입방 결정 구조와 높은 크롬 함량을 가지고 있습니다. 그 자성상대적으로 비용이 저렴하고 산화 및 응력 내식성이 우수하지만 강도와 저온 인성은 일반적으로 오스테나이트강보다 떨어지고 용접성은 보통입니다.

마르텐사이트 스테인리스 스틸

마르텐사이트강은 열처리(담금질 및 템퍼링)를 통해 경화될 수 있으며, 그 결과 다음과 같은 장점이 있습니다. 고강도 및 고경도내식성과 연성이 약간 떨어지지만, 종종 내식성과 연성을 희생합니다. 일반적으로 공구 및 고강도 구조 부품에 사용됩니다.

듀플렉스 스테인리스 스틸

이 강철의 미세 구조는 페라이트와 오스테나이트가 거의 같은 비율로 구성되어 있습니다. 이 독특한 조합은 다음과 같은 이점을 제공합니다. 높은 강도, 응력 부식 균열에 대한 탁월한 내성국부적인 내식성이 뛰어나 해양 및 화학 분야에 이상적입니다.

강수량 경화(PH) 스테인리스 스틸

특수 노화(침전 경화) 처리를 통해 강화된 이 강철은 다음을 달성할 수 있습니다. 매우 높은 강도 수준 항공우주 및 원자력 산업에서 자주 사용되는 우수한 내식성을 유지합니다.

스테인리스 스틸 등급

스테인리스 스틸 등급은 화학 성분과 성능 특성을 나타내는 표준화된 코드입니다. 다음 표에는 주로 아래에서 참조하는 일반적인 등급이 자세히 나와 있습니다. AISI/ASTM(미국철강협회/미국재료시험협회) 시스템와 함께 가치 제안을 제공합니다:

등급	유형	주요 특징	주요 용도	선택 값
304	오스테나이트	우수한 내식성, 우수한 성형성, 일반적인 표준 등급.	식품 장비, 식기류, 건축 장식.	범용 벤치마크: 일반적인 용도에 가장 적합한 비용과 성능의 균형.
304L	오스테나이트	304의 저탄소 버전으로 용접 후 입자 간 부식을 방지합니다.	배관, 대형 용접 용기.	용접 무결성: 용접 구조물의 내식성을 유지하는 데 필수적입니다.
316	오스테나이트	몰리브덴 함유, 부식, 특히 염화물에 대한 내성이 높습니다.	해양 환경, 화학 처리.	해양 표준: 염화물이 풍부하고 적당히 부식성이 있는 환경에 필요합니다.
316L	오스테나이트	316의 저탄소 버전으로 용접 안전성이 향상되었습니다.	의료 기기, 제약 장비.	중요한 위생: 최고의 청결도와 용접성이 요구되는 애플리케이션을 위한 표준입니다.
430	페리틱	범용, 마그네틱, 적당한 비용.	가전제품, 장식 트림, 자동차 장식.	비용 효율성: 중요하지 않은 미적 애플리케이션을 위한 최저 비용 옵션입니다.
409	페리틱	저비용 등급.	자동차 배기 시스템, 구조 부품.	고온/저비용: 외관상 보이지 않는 자동차 부품에 적합한 열 특성.
410	마르텐사이트	기본 등급, 고강도, 열처리 가능.	일반 기계 부품, 패스너.	다재다능한 힘: 강도, 내마모성, 내식성이 균형을 이루고 있습니다.
420	마르텐사이트	탄소 함량이 높고 경도가 높습니다.	칼, 가위, 수술 도구.	최첨단: 최대 경도와 가장자리 유지가 가장 중요한 경우 선택합니다.
2205 (S32205/S31803)	이중화	가장 널리 사용되는 듀플렉스 스틸, 고강도, 우수한 응력 내식성.	석유 및 가스 및 화학 산업.	강도 + 부식: 까다로운 조건에서 뛰어난 중량 대비 강도 및 LCC(수명 주기 비용)를 제공합니다.
2507 (S32750)	슈퍼 듀플렉스	매우 높은 강도로 열악한 환경에서도 뛰어난 내구성을 자랑합니다.	부식성이 매우 강한 해양 및 산성 환경.	극한의 성능: 가장 가혹한 고염화물 애플리케이션을 위한 예약 선택입니다.
17-4PH (S17400)	PH	노화를 통해 매우 높은 강도를 달성합니다.	항공우주, 펌프 샤프트.	최대 강도: 높은 스트레스에서 구조적 무결성이 중요할 때 선택합니다.
904L	슈퍼 오스테나이트	니켈과 몰리브덴 함량이 매우 높습니다.	강산성 및 부식성이 강한 매체 환경.	내산성: 매우 공격적인 환원산에 대한 내성을 지닌 특수 등급입니다.

스테인리스 스틸의 특성

스테인리스 스틸의 핵심 가치와 외형적 장점은 주로 그 특성에 반영되어 있습니다:

내식성

스테인리스 스틸의 주요 장점. 뛰어난 내식성 은 표면에 크롬이 풍부한 안정된 산화막을 형성하여 다양한 환경, 습기, 화학 물질의 공격을 견딜 수 있습니다.

위생 속성 및 미학

우수한 위생 속성-매끄럽고 다공성이 없는 표면으로 세척이 용이하며 엄격한 식품 및 의료 기준을 충족합니다. 동시에, 고유의 금속 재질은 미학 표면 처리가 용이하여 장식용으로 널리 사용됩니다.

스테인리스 스틸의 성능

스테인리스 스틸의 물리적 구조와 기계적 거동은 주로 성능 측면에서 표현됩니다. 아래 표는 세 가지 대표적인 스테인리스 스틸 등급에 대한 주요 값을 제공합니다:

성능 지표	오스테나이트 (304)	페리틱 (430)	듀플렉스 (2205)
인장 강도(MPa)	약 515 - 620	약 450 - 630	약 800 - 950
항복 강도(MPa)	약 205 - 240	약 205 - 300	약 550
밀도(g/cm³)	7.93	7.70	7.80
열 전도성(W/m-K)	약 16.2(20°C)	약 26.1(20°C)	약 19.5(20°C)
자기	비자성/약자성	강자성	강자성

기계적 성능

견고함을 보여주는 스테인리스 스틸 기계적 성능고강도(위 그림 참조) 및 경도를 비롯하여 연성 및 인성이 우수하여 하중이 가해지는 구조물 및 복잡한 성형에 적합합니다.

물리적 성능

관련하여 물리적 성능스테인리스 스틸은 일반적으로 낮은 열 전도성 (고온 또는 단열 애플리케이션에 유용함). 그것의 자기 동작 오스테나이트 등급은 비자성, 페라이트 및 마르텐사이트 등급은 강자성을 띠는 등 종류에 따라 다릅니다. 또한, 이 소재는 고온 산화 저항성.

스테인리스 스틸의 응용 분야

건축 및 장식

스테인리스 스틸은 강도, 내식성, 현대적인 미적 매력으로 건설 업계에서 높은 가치를 인정받고 있습니다. 다음 분야에서 널리 사용됩니다. 커튼 월, 엘리베이터 택시, 그리고 실내 및 실외 구조 구성 요소 난간이나 트림과 같이. 내구성이 뛰어나 최소한의 유지보수로 긴 서비스 수명을 보장하므로 랜드마크 건물과 공공장소에 지속 가능한 선택이 될 수 있습니다.

식품 및 의료 산업

스테인리스 스틸은 위생적이고 반응성이 없는 특성으로 인해 이러한 민감한 분야에 필수적입니다. 스테인리스 스틸은 다음과 같은 분야에서 선택되는 소재입니다. 식품 가공 장비, 큰 저장 탱크및 준비 표면을 오염시키지 않으므로 내용물을 오염시키지 않습니다. 의료 분야에서는 무균성과 세척 용이성이 매우 중요합니다. 수술 기구병원 장비 및 영구 신체 임플란트.

화학 및 에너지 분야

고압, 극한의 온도, 부식성 화학물질이 있는 환경에서 스테인리스 스틸은 필요한 복원력을 제공합니다. 특정 등급은 제조에 없어서는 안 될 필수 요소입니다. 리액터, 복합 배관 시스템및 열 교환기. 화학 공격에 대한 저항력은 까다로운 석유, 가스 및 화학 처리 시설에서 운영 안전을 보장하고 시스템 고장을 방지합니다.

교통편

스테인리스 스틸은 다양한 운송 수단에서 안전과 수명에 기여합니다. 스테인리스 스틸의 강도와 내열성은 다음과 같은 경우에 매우 중요합니다. 자동차 배기 시스템 및 촉매 변환기에 사용됩니다. 또한 내구성이 뛰어난 배송 컨테이너 및 철도 차량의 구조적 구성 요소 (지하철 및 기차 차량 등) 내충격성과 낮은 유지보수 요구 사항으로 인해 사용되었습니다.

소비재 및 가정용품

일상 생활에서 스테인리스 스틸은 내구성과 미적 마감으로 높은 평가를 받고 있습니다. 스테인리스 스틸은 다음을 위한 표준 소재입니다. 수저하이엔드 주방용품및 전공 가전 제품 (냉장고, 식기세척기). 얼룩과 녹에 강해 시간이 지나도 제품의 기능성과 매력을 유지할 수 있습니다.

결론

스테인리스 스틸은 독특한 합금 설계, 뛰어난 내식성, 우수한 통합 기계적 및 물리적 특성으로 인해 까다로운 환경과 위생이 중요한 응용 분야에서 대체 불가능한 가치를 제공하며 현대 산업을 발전시키고 삶의 질을 향상시키는 데 중요한 소재가 되었습니다.

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