스테인리스강의 개요 및 용도

스테인리스강은 철강의 초대 결점인 녹 발생을 방지하기 위해 표층부에 부동태를 형성해서 녹슬지 않는 성질을 갖는 강으로, 주성분으로서 Cr을 함유하는 특수강이라고 정의하고 있다.

그러나 넓은 의미로는 합금 원소량 5%이상의 내식(耐蝕), 내산(耐酸), 내산화(耐酸化) 또는 내열성(耐熱性)을 갖는 합금강을 총칭하는 경우도 있다.

 

또 일반적으로는 13Cr강, 18Cr강, 18-8(Cr-Ni)강으로 불리워지는 것이 스테인리스강의 대표적인 강종이다.

스테인리스강(Stainless steel)의 발달과정을 보면

스테인리스강 연구의 역사는 1820년대에 M.FARADAY(영국), M.BERTHIER(프랑스) 등의 고Cr강 연구 끝에 발달되었지만 현재의 Cr계 스테인리스강의 기초로 된 고Cr 강의 내식성의 발견은 1912년에 H.BREARLEY(영국)의 포신내부 라이닝재로서의 Cr강의 연구로부터 시작됐다. 그 후에 이강(0.24%C, 13%Cr, 0.3%Mn)으로 스테인리스강 등의 시험제품에 이르게 됐다.

한편 1909년 A.PORTEVIN(프랑스)은 이상의 연구와는 별개로 13~17%Cr강이 극서냉에 의해 연화가능하다는 것을 확인했다.

도이치에서는 1909~1912년에 걸쳐 STRAUSS의 열전대 보호관 Cr-Ni강의 연구로부터 고Cr강 및 고Cr-Ni강의 2강종을 발전시켰다. 현재의 18-8(Cr-Ni) 강의 기초로 된 고(高) Cr-Ni강은 1912년의 도이치 특허를 근거로 하여 KRUPP사가 상품화한 “VIM”(0.15%C, 14%Cr, 18%Ni), “VA”(0.25%C, 20%Cr, 7%Ni)의 2종이다.

그 후 연구가 계속되어 내식성뿐만 아니라 가공성, 기계적 성질을 고려하여 소위 18-8강에 도달했다.

스테인리스강은 성분상으로 Cr계와 Cr-Ni계로 대별되고 금속 조직적으로는 Cr계는 페라이트(Ferrite)계와 마르텐사이트(Martensite)계로 Cr-Ni계는 오스테나이트(Austenite)계로 구분된다.

페라이트(Ferrite)계 스테인리스강(Stainless Steel)은 C0.10%이하, Cr14-18%이 거의 전부이며 전 스테인리스강 생산량의 20-25%을 점유하여 용도로서는 대기 중에 사용되는 건축재, 자동차 부품, 가정주방용 기구, 식기류 등이다.

마르텐사이트(Martensite)계 스테인리스강(Stainless Steel)은 C량이 0.1%에서 1%이며 Cr은 12-18%, Ni은 2.5%이하의 강종으로 스테인리스강 생산량의 10-15%를 점유하고 있다. 형상으로서는 봉강, 평강이 많다.

 

용도로서는 저탄소의 것은 소입, 소려에 의해 우수한 기계적 성질이 얻어지는 것으로 내식성을 필요로 하는 기계구조용으로 널리 이용된다. 또 C 0.1% 전후의 것은 500℃ 전후까지의 내열강으로 증기터빈 날개등으로 사용된다.

C가 0.3%이상의 것은 구조용 외에 칼날재료(刃物用)로서 정, 칼(Knkfe), 외과 재료 등으로 많이 사용된다. 1% C 부근의 것은 칼날(刃物)외에 베어링(Bearing), 계기(Gauge) 등 내마모, 내식용 부품에 쓰인다.

오스테나이트(Austenite)계의 스테인리스강은 내식성은 물론 용접성, 인성에 있어서도 Cr계 스테인리스강보다 우수하므로 고급(高級)의 용도에 거의 이용되고 있다. 이것은 C 0.1%이하 Cr 18%, Ni 8%가 베이스(Base) 이지만 용도에 따라 Ni, Cr량을 변화한강, Mo, Ti, Nb, Cu등 특수원소를 첨가한 많은 강종이 용도에 따라 사용되고 있다.

 

오스테나이트(Austenite)계의 스테인리스강(Stainless Steel)은 전 스테인리스강 생산량의 60% 이상을 점유하고 광폭 대강(廣幅帶鋼)이 가장 많지만 봉강, 선, 판, 파이프(Pipe)등 모든 형상으로 제조되고 있다. 용도에 대해서는 화학공업, 제지, 정유공업, 항공기용 등의 건축, 차량, 주방 기구 등 특히 미려함이 요구되는 부분에 사용(使用) 된다. 그 외 석출경화형의 고강도 스테인리스강이나 쾌삭(快削) 스테인리스강도 점차적으로 수요가 증가되어 각 방면에 실용화 되고 있다.