스테인리스강의 종류

스테인리스강

1. 스테인리스강의 개요

ㅇ 저탄소강에 Cr, Cr-Ni, Cr-Ni 에 Mo.cd.Ti 등을 소량 첨가한 고합금강이다.

ㅇ 연강에 비해 우수한 내식성과 내열성을 가지며 강인성이 풍부하며 식기류, 터빈, 제트엔진, 차량부품 등에 사용된다.

2. 스테인리스강의 종류

(1) 마텐자이트계(Martensite) 스테인리스강

① 12~13% Cr 을 함유한 저탄소 합금으로 공랭 자경성이 있고 조질하면 양호한 내식성이 얻어진다. (산화크롬 피막을 형성하며 이것은 침식에 대한 저항이 크다).

② 열처리가 가능하며 경도, 강도를 낼 수 있다. (HRC 62,200kg/mm2의 인장강도).

③ 항상 자성을 띠며, 증기 및 가스터빈의 마찰 마모에 강하다.

④ 냉간 성형성이 좋고 용접도 잘 된다.

그러나 내식성의 특성을 유지하려면 경화열처리 후 풀림이 필요하다. 부분적으로 열을 가할 때 크롬이 한곳에 몰려서 크롬이 희박해진 곳에 부식되기 쉬운 조직이 생긴다.

고온에서 열처리 하면 크롬 카바이트가 분해되며 급랭으로 담금질하면 다시 탄화됨을 방지한다.

(2) 페라이트계 스테인리스강

① Cr 16% 이상 함유한 고크롬강으로 페라이트 조직을 띤다.

② 18 Cr 강 및 25 Cr 강이 주로 쓰이며 자경성은 없다.

③ 천이 온도가 연강보다 높으므로 구조물 제조에 주의해야 한다.

④ 오스테나이트 조직이 거의 없으므로 냉각시에도 마텐자이트 조직으로의 변태도 갖지 않으며 보통 공작 온도에서는 항상 페라이트 상태로 머무르는 것이 특색이다.

따라서 언제나 자성을 가진다(즉, 지남철에 잘 붙는다).

(3) 오스테나이트계 스테인리스강

① Cr 스테인리스강에 적당한 양의 니켈 성분을 첨가한 오스테나이트계 조직이다.(300번 계통-27종이 대표적이다).

② Cr 18%, Ni 8%를 함유한 것으로 스테인리스강 중에서 내열성, 내식성이 우수하며 천이 온도가 낮고 강인성이 좋다. (탄소는 18-8강에서 항상 새로운 원소이다).

③ 인장강도 55~65 kg/mm2, 연신율은 50~60% 정도이며 비자성이다.

④ 1,100℃ 전후로 가열하여 용체화 처리를 하고 급랭한 것이 가장 내식성과 인성이 풍부하다.

⑤ 스테인리스강에서 Ni의 영향은

㉠ 내식성이 강해진다.

㉡ 열 전도도가 낮아진다.

㉢ 충격치가 높아진다.

㉣ 연성이 좋아진다.

㉤ 내피로성이 강해진다.

㉥ 전기 저항성이 높아진다.

스테인리스강의 분류

분 류	개략성분(%)			담금질성	내식성	가공성	용접성	자성
마텐자이트계 페라이트계 오스테나이트계	Cr	Ni	C
	11~15 16~27 16이상	- - 7이상	1.20이하 0.30이하 0.25이하	자경화 없 음 없 음	가능 양호 우수	가능 약간양호 우수	불가능 약간양호 우수	있음 있음 없음 [출처] 각종 금속용접-- 4.스테인리스강|작성자 청운

鐵鋼의 區分
A	철은 선철, 합금철 및 주철
	강은 보통강, 특수강 및 주단강
	보통강은 조강, 후판, 박판, 강관, 선재 및 선과 같이 형상별로
	특수강은 합금강, 공구강, 특수용도강과 같이 성상별로 세분류된다.
	일반적으로 철강은 순철과 강이 아닌 주철과 강을 말하며, 미국에서도
	Iron(철)이 Cast iron(주철)을 의미하는 것과 같은 이치이다.
	鐵鋼材料의 學術的 分類
	分類	C%		一般的으로 많이 使用되는 C%
	鐵	약 0.02 미만		0.03 미만
	鋼	0.02~2.14		0.05~1.5
	鑄鐵	약 2.14 초과		2.5~3.8
B	학술적으로 철강재료는 탄소©의 %에 의해 표와 같이 분류되고 있다.
	즉 철강, 주철은 모두 Fe와 C의 합금으로 C의 %가 많은가 적은가에
	따라 분류된다.
	강은 Fe에 C가 0.02~2.14% 들어있는 것이지만, 정확히 말하면 이들
	외에 Si, Mn, P, S의 4가지 원소가 들어 있다.
	즉 C, Si, Mn, P, S를 강의 5원소라 말한다.
	철에 C, Si, Mn, P, S의 5원소가 들어있는 강을 탄소강 또는 보통강
	이라 한다. 보통강에 특수원소가 들어가 특수한 성질을 나타내도록
	한 것을 특수강이라고 한다.
	이 특수강 중 조질(담금질, 탬퍼링처리;탬퍼링온도 약 400℃ 이상)
	처리하여 사용하는 것을 합금강, 공구에 사용하는 것을 공구강, 특수
	용도에 사용하는 것을 특수용도강이라고 한다.
	KS에 의한 철강재료의 분류
	대분류	중분류	소분류		KS기호
	강	보통강	압연강재		SS, SWS, SMA, SV, SBB
		특수강	구조용합금강재		SM-C, SCr, SCM, SNC, SNCM
			공구강강재		STC, SKC, STS, STD, STF, SKH
			특수용도강강재		STS(스테인리스강), STB, SPS
		주강	탄소강주강품		SC, SCW
			구조용합금강주강품		HSC, LMnSC, SiMnSC, MnCrSC
			특수용도강주강품		SSC, HRSC, HMnSC, SCPH
		단강	탄소강단강품		SF
			구조용합금강단강품		SFV, SFVV, SFCM, SFNCM
	철	주철	회주철품		GC
			구상흑연주철품		GCD
			가단주철품		BMC, PMC, WM
1	스테인리스강재(STS재)
	KS스테인리스강을 분류하면 성분적으로 Cr계와 Cr-Ni계의 2가지로 나누어지며
	조직적으로 분류하면 말텐사이트계, 페라이트계, 오스테나이트계의 3가지로
	나뉘어진다.
	스테인리스강의 종류기호는 AISI타입의 분류번호에 준하여 3자리의 숫자로서
	표시하고 있다.
	2xx	Cr-Ni-Mn계		오스테나이트계
	3xx	Cr-Ni계
	4xx	18Cr계		페라이트계
	4xx	13Cr계		말텐사이트계
	5xx	5% Cr계
	6xx	PH계		석출경화계
	Cr계 스테인리스강 중에서 생산량이 가장 많은 것은 STS430이며 Cr-Ni계 스테인리스
	강 중 가장 생산량이 많은 것은 STS304이다.
	스테인리스강이 녹슬지 않는 이유는 표면에 Cr산화피막이 생기기 때문이다. Ni이
	첨가되면 이 산화피막의 밀착성이 좋아져 내식성이 보다 향상되는 것이다. 그러나
	스테인리스강에도 빈틈이 있다. 스테인리스강은 모든 산에 내식성이 있는 것은 아니고
	아세트산과 같은 산화성의 산에는 강하나 염산이나 황산과 같은 비산화성의 산에는
	약하다. Ni이 함유된 18-8(STS304)은 비산화성의 산에도 비교적 강하다.
	Cr계 스테인리스강재(STS4xx)
	13% Cr 스테인리스강을 기본으로 하여 발달한 강종으로 보통 약 11% 이상의 Cr을
	함유하고 있다. 이 계의 스테인리스강은 Cr과 C의 함유량에 따라 담금질경화될 수
	있느 말텐사이트계와 담금질경화하지 않는 페라이트계로 크게 나뉘어진다.
1.1	말텐사이트계 스테인리스강재(STS431, STS403, STS410, STS420, STS440)
	내식성은 페라이트계 및 오스테나이트계 스테인리스강보다도 떨어진다. 용접성은
	나쁘다. STS410 J1은 13Cr-Mo타입, STS431은 16Cr-2Ni타입으로서 기계적 성질이
	좋고 내식성도 좋아 터빈 블레이드, 선박용 샤프트, 기계구조용 부품에 사용된다.
	STS403~420 J2는 13Cr강으로 일반용이며, C가 높은 STS440은 스테인리스 칼에
	사용된다. 특히 STS440계는 내식.내마모부품에 아주 적합하다.
1.2	페라이트계 스테인리스강재(STS403, STS405)
	일반적으로 말테사이트계 보다 Cr%가 높다. 내식성은 오스테나이트계보다는
	나쁘나 말텐사이트계 보다는 좋다. 용접성도 약간 양호하다. 이 계중 특히 Cr%가
	높은 강종(STS430)은 고온에 있어서 내산화성에 우수하며 오스테나이트계에 비하여
	열팽창계수가 작기 때문에 가열.냉각에 의한 표면 스케일의 박리가 적은 것이 특징
	이다. Ni을 함유하지 않은 것이어서 황(S)을 포함한 가스에 대하여 내고온부식성이
	우수하다. 더욱이 값이 싸고 용접성이 우수하여 노부품(800℃까지)이나 화학설비등
	에 사용된다.
1.3	Cr-Ni계 스테인리스강재(STS3xx)
	오스테나이트계 스테인리스강재(STS304, 304L, 321, 316, 316L, 310, 347)
	18-8(18%Cr-8%Ni)스테인리스강을 기본으로 발달한 강종으로 내식성, 가공성
	용접성등은 각 계의 스테인리스강 중에서 가장 우수하나 담금질 경화능이 없어
	강도나 경도면에서는 말텐사이트계보다 나쁘다.
	일반적으로 비자성의 것으로 불감자성재료로서도 사용된다. 저온용 재료로서도
	유용하며 또한 고온에서 내산화성, 고온강도등이 우수하므로 내열강으로도 사용
	된다.
2	탄소강주강품(SC)
	탄소강주강품은 보통강에 속하는 강종으로 SS재와 동일하고 KS규격에서는
	표와 같이 성분을 규정하고 있다.
	KS	C%	P%	S%
	SC37	0.20 이하	0.040 이하	0.040 이하
	SC42	0.30 이하	0.040 이하	0.040 이하
	SC46	0.35 이하	0.040 이하	0.040 이하
	SC49	0.40 이하	0.040 이하	0.040 이하
	주강은 주조응력을 제거하고 주조조직을 미세화하고 균질화시키고 기계적 성질을
	개선하기 위해 어니일링 또는 노말라이징.템퍼링의 열처리를 실시하는 것이
	보통이다.

강종 계통 특성 사용용도 STS304 (SUS304) 오 스 테 나 이 트 계 가장일반적인 강종이며, 다량의 Ni함유로 Cr계보다 뛰어난 내식,내열 저온인성을 가지고 성형가공성과 용접성이 양호하다, 열처리로는 경화되지 않으며 자성은 없다. 건축 및 장식자재, 낙농산업 및 식품 가공산업, 자동차 부품, 섬유공업설비, 주방기구, 가정용기구 STS304L (SUS304L) 저탄소의 Ni-cr강으로 상온에서의 내식성은 304와 같으나 용접후, 응력제거 열처리의 입계부식에 대한 저항이 우수하다. 화학섬유공업, 석유화학공업설비, 원자력발전설비 STS309S (SUS309S) 304보다 Ni,Cr의 양을 늘리고 탄소의 양을 줄인것으로 비교적 용접성이 좋아 용접구조용 내식강으로 사용한다. 성형성은 304와 403의 중간정도 질산용 탱크, 화학공업장치, 용접용 WIRE STS310S (SUS310S) KS규격중에서 최고의 Cr비율을 가진 오오스테나이트계 강종으로서, 탄소의 양을 줄여 내식성을 향상시킨 것으로 가격면에서 고가이다. 질산용 탱그 기타의 화학공업장치, 저항기등 STS316 (SUS316) 해수를 기초로 각종 내부식성을 향상시킨 강종으로 2~3%의 Mo의 첨가와 Ni의 함유량을 크게 하였으며 가공경화성은 대단히 크며 자성은 없다. 화학섬유ㆍ제조공업 합성수지, 사진ㆍ식품ㆍ사진공업 STS316L (SUS316L) 316의 특성이나 저탄소 함유로 용접후의 내입계 부식이 양호하며 응력 제거 열처리후의 입계부식도 우수하다. 제지펄프공업, 화학섬유공업, 염색기계, 비료인산 등의 제조설비 STS321 (SUS321) 304에 Ti를 첨가한 안정화형 강종으로 내입계 부식에 대한 저항이 좋고 고온 크리프 강도가 크기 때문에 내열재료로 적합하다. 430℃~ 900℃ 사이에 사용하기에 적합하다. 화학처리장치, 집진기부품, 항공기 엔진배기관, TUBE EXPANSION, JOINT, 보일러튜브 STS347 (SUS347) 304에 Nb를 첨가한 안정화형 강종으로 용접후의 내입계부식성이 우수하다, 고온크리프 강도가 크며 내열 재료로 사용된다. 항공기 엔진 배관기, BOILER TUBE, BOILER COVER STS430 (SUS430) 페 라 이 트 계 페라이트계의 대표적인 강종으로 가장 일반적인 강종이며 오오스테나이트계에 비하여 가격이 저렴하며, 양호내열성, 내식성을 지니고 있어 가공면에서 유리하지만 심한 골곡 및 인발(DRAWING)용에는 난점이 있다. 열처리에 의해 자경성이 있으며 자성을 가지고 있고 용접성이 우수하다. 자동차부품, 전기ㆍ가정용 주방기구, 연소실 제당공업, 초산제조설비, 건축물, 세탁기, 버너, 각종탱크 STS434 (SUS434) 430에 Mo을 첨가하여 내식성을 향상시킨 강종으로 질산, 인산 또는 초산등에 대해 430보다 우수한 내식성을 나타낸다. 자동차부품, 해수어수조관, FASTENER STS403 (SUS403) 마 르 텐 사 이 트 계 13Cr계의 대표적 강종으로 경화성과 내식성이 높다. TURBINE BLADE, 식기, KNIFE류 STS410 (SUS410) 내열성, 내식성을 필요로 하는 일반기계 구조용으로 강인성이 우수하기 때문에 최적이다. BLAD류, 식탁기구, 석유공업 STS410S (SUS410S) 열처리 효과가 있는 13Cr강으로 인성이 우수하기 때문에 내열성, 내식성을 필요로하는 일반기계 구조용으로 사용하며 어떤 상태에서도 자성이 있다. BLAD류, 기계부품