영풍볼트

스테인레스강

일반

스텐레스(정확하게는 스텐레스강), 그 어원은 stain(더러움) less(없음)로부터 온 것으로 더러움이 없다 즉, 녹슬기 어려운 강이라고 하는 뜻으로 이름이 붙여졌다.

스테인레스강은 1820년대 영국의 패러디(Faraday)등이 크롬을 첨가하여 내식성을 향상시키는 연구를 하던중 20세기초 독일의 마우러(Maurer)와 스트라우스(Strauss)에 의해 크롬니켈(Fe-Cr-Ni)계, 영국의 벨리(Bearly)에 의해 크롬(Fe-Cr)계 스테인레스강이 개발되었다. 그후 10년동안 몰리브덴(Mo),구리(Cu),납(Nb),티타늄(Ti)등을 첨가한 안정화 스테인레스강이개발되어 상업화가 이루어졌다.
주요 혁신적인 제조기술로는 1960년대에 저품위 원료로 고탄소 훼로크롬(Fe-Cr)광석을 사용할수 있는 노외 정련인 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization:진공탈탄)와 AOD (Argon Oxygen Decarburization:산소 아르곤탈탄)가 실용화 됨으로써 생산성 향상에 의한 제조 비용 절감을 가져다 주었다.

스텐레스강이 녹슬기 어려운 이유는 주요 합금 성분인 크롬(원소 번호 24：Cr)이 강의 표면에 강한 산화 피막을 형성하고, 그 피막이 더 이상의 산화를 방지하기 때문이다.
강을 녹슬기 어렵게 하기 위해는, 대략 11%의 크롬이 포함되는 것이 필요하고, 스텐레스강은 모두 그 이상의 크롬을 포함한 합금이다.
매우 많은 종류의 스텐레스강이 존재하고 있지만, 크게 나누면

오스테나이트계
마르텐사이트계
페라이트계
의 삼종으로 분류할 수가 있다.

오스테나이트, 마르텐사이트, 페라이트라는 것은 각각 금속 조직의 명칭이다.

구 분		기 본 조 직
구 분		Austenite Type	Martensite Type	Ferrite Type
대표강종		STS304	STS410	STS430
대표성분		18%Cr-8%Ni	13%Cr	18%Cr
열처리		고용화열처리	풀림후 급냉	풀림
경화성		가공 경화	Quenching 경화	비 Quenching 경화
주용도		- 건축물 내,외장재 - 주방용기 - 화학 Plant - 항공기용	- 건축재 부품 - 자동차 부품 - 가전용, 사무기기 - 주방기구, 식기류	- 건축재 부품 - 자동차 부품 - 가전용, 주방기구 - 식기류
품 질 특 성	내식성	높음	보통	높음
	강도	높음	높음	보통
	가공	높음	낮음	보통
	자성	상자성	상자성	상자성
	용접성	높음	낮음	보통

스텐레스강의 성질

표면이 아름답다.
내식성이 우수하여 도장,도색등의 표면처리를 행하지 않고 고유의 표면을 살려서 다양한 용도에 사용할수 있다.
보통의 스테인레스강이라고 하면 대표적으로 13Cr강,18Cr강,18Cr-8Ni강 등의 고합금강을 의미한다.
주성분으로 크롬(Cr)이 함유되어 있기 때문에 강의 표면에 매우 얇은층의 산화크롬(Cr₂O₃) 이 형성되고 이 얇은 피막은 금속기지내로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태 피막(Passivity Layer)로 작용하여 녹이 잘슬지 않는 내식성을 갖게한다.

스텐레스강의 종류별 특성

오스테나이트계 스텐레스강

18 크롬스텐레스강에, 니켈을 8%첨가해, 약 1.100℃까지 가열해, 그 후 급냉하여 함유 하는 탄화물을 오스테나이트 조직에 용해하게 한다. 이렇게 함으로써, 상온에서는 통상 존재할 수 없는 오스테나이트 조직을 유지할 수 있게 된다.
오스테나이트 조직은 자성을 가지지 않지만, 별도의 가공을 하면 그 부분만 마르텐사이트화해, 자성을 가지게 되는 것도 있다.
크롬과 니켈을 함유하여 염분이나 산에 대해 내식성이 우수
가공경화 현상이 커서 절삭가공이 어렵다.(인선치핑 발생 → 마모촉진)
열전도율이 나쁘다(탄소강의 1/3 수준 → 날끝 온도 상승)
연성이 크다(고온 변형량이 많다)

재질명	대표적 성질
STS 303	쾌삭 스텐레스강 303은 303 Se 보다 절삭성이 좋다
STS 303Se	303 Se는 303 소성가공성이 좋다
STS 304	볼트재료로서 가장 많이 사용되고 있는 스텐레스강 연질에서는 비자성이나 냉간가공에 의하여 자성을 띰 내식, 내열성 우수
STS 304L	304의 탄소함량을 최저로 줄인 강종으로서 소성가공성이우수하고 강도는 떨어짐. 입계부식에 강하다
STS 316	304보다 내식/내산성이 우수함, 강도는 304보다 약함. 냉간가공으로 자성을 띠기가 어렵다.
STS 316L	316의 탄소함량을 최저로 줄인 강종으로서 소성가공성이우수하고 강도는 떨어짐. 입계부식에 강하다
STS 305	304보다 가공경화성이 낮고, 소성가공성이 좋다.
STS 309S/310S	내열성, 내스케일이 우수, 310S는 309S보다 내열성이 좋다.
STS 321/ 347	입계부식에 강하다

마르텐사이트계 스텐레스강

크롬을 주성분으로 하고 열처리(Quenching)에 의해 경화가 가능하다. 담금질을 하여 마르텐사이트화한 뒤 이대로는 취성이 있으므로 풀림처리를 해서 질긴 성질을 높인다. 이 열처리 후의 강도는, 탄소의 함유량에 의해 변화하며, 일반적으로는 저탄소인 경우 질긴 성질이 뛰어나고 고탄소인 경우 내마모성 이 뛰어나다는 성질을 가진다.

재질명	대표적 성질
STS 410	내식성, 소입경화성, 강자성(13Cr)
STS 416	황(S)을 첨가하여 410의 절삭성 개량
STS 420J1	410보다 소입경화성이 큼
STS 420J2	420J1보다 소입경화성이 큼
STS 440	최고의 소입경화성

페라이트계 스텐레스강

스텐레스강 중에서도 탄소 함유량이 적고, 크롬 함유량이 많아 순수한 체심입방구조(ferrite)가 된다.
이러한 스텐레스강을 페라이트계 스텐레스강이라고 불러, 크롬의 함유량이 많아 마르텐사이트계보다 내식성 이 뛰어나다는 특징을 가진다.
니켈 함유량이 없기 때문에 가격이 저렴하며 최근 사용량이 증가하는추세이다.
열처리에 의한 경도 향상이 불가능하다.(조직변화 無)

재질명	대표적 성질
STS 430	강자성, 410보다 내식, 내열성이 우수함. (18Cr)
STS 430F	430의 절삭성을 개량한 강종

스텐레스강의 규격

스텐레스 강종별 호환표

같은 줄에 표기된 제품들은 상호 호환성이 있는 유사한 제품이다. 하지만, 모두 100% 동일한 제품을 의미하지는 않으므로 혼돈이 없기 바랍니다.

구 분	표준규격(강종명)				용 도
구 분	KS(STS)	JIS(SUS)	AISI	DIN	용 도
오스테나이트계	202/M	202/M	202	1.4371	기계부속류, 스프링, 너트, 샤프트 등 산업설비류, 화학공장, 석탄공장, 정유공장 등
	303/F	303/F	303	1.4305
	304/S,H,M	304/S,H,M	304	1.4301
	304L	304L	304L	1.4306
	305	305	305	1.4303
	316	316	316	1.4401
	316L	316L	316L	1.4404
	321	321	321	1.4541
	XM7	XM7	302HQ
페라이트계	405	405	405	1.4002	산업설비류, 열처리용망, 정유공장, 고무공장 등
	410L	410L	410L	1.4016
	430/F	430/F	430	1.4104
	434	434	434	1.4113
마르텐사이트계	403	403	403	1.4002	제트엔진부품 수력발전소 설비 의료장비 스크린류, 노즐 등
	410	410	410	1.4006
	416	416	416	1.4024
	420J1/2	420J1/2	420	1.4119
	440/A,B,C	440/A,B,C	440/A,B,C	1.4125
석출경화계	630	630	17-4PH		샤프트, 터빈부품, 스프링등

스텐레스강 선재의 화학성분

JIS (SUS)	AISI	C MAX	Si MAX	Mn MAX	P MAX	S MAX	Ni MAX	Cr MAX	기 타
302	302	0.15	1.00	2.00	0.040	0.030	8.00 ~10.00	17.00 ~19.00
303	303	0.15	1.00	2.00	0.20	min 0.15	8.00 ~10.00	17.00 ~19.00
303 Se	303 Se	0.15	1.00	2.00	0.20	0.060	8.00 ~10.00	17.00 ~19.00	Se ≥0.15
304	304	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	8.00 ~10.50	18.00 ~20.00
304 L	304 L	0.030	1.00	2.00	0.040	0.030	9.00 ~13.00	18.00 ~20.00
305	305	0.12	1.00	2.00	0.040	0.030	10.50 ~13.00	17.00 ~19.00
305 J1		0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	11.00 ~13.50	16.50 ~19.00
309 S	309 S	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	12.00 ~15.00	22.00 ~24.00
310 S	310 S	0.08	1.50	2.00	0.040	0.030	19.00 ~22.00	24.00 ~26.00
316	316	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	10.00 ~14.00	16.00 ~18.00	Mo 2.00 ~3.00
316 L	316 L	0.030	1.00	2.00	0.040	0.030	12.00 ~15.00	16.00 ~18.00	Mo 2.00 ~3.00
321	321	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	9.00 ~13.00	17.00 ~19.00	Ti ≥5XC%
347	347	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	9.00 ~13.00	17.00 ~19.00	Nb+Ta ≥10XC%
384	384	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	17.00 ~19.00	15.00 ~17.00
XM-7	XM-7	0.08	1.00	2.00	0.040	0.030	8.50 ~10.50	17.00 ~19.00	Cu 3.00 ~4.00
430	430	0.12	0.75	1.00	0.040	0.030		16.00 ~18.00
430 F	430 F	0.12	1.00	1.25	0.060	min 0.15		16.00 ~18.00
410	410	0.15	1.00	1.00	0.040	0.030		11.50 ~13.50
416		0.15	1.00	1.25	0.060	min 0.15		12.00 ~14.00
420 J1	420	0.16 ~0.25	1.00	1.00	0.040	0.030		12.00 ~14.00
420 J2	420	0.26 ~0.40	1.00	1.00	0.040	0.030		12.00 ~14.00
440 C		0.95 ~1.20	1.00	1.00	0.040	0.030		16.00 ~18.00

스테인레스강 규격재료 후기(Subscript) 표기의 의미

기호	의 미	추가 설명
L	Low Carbon (max. 0.03%) 요구	‘L’ 없는 경우는 max. 0.08%임. 입계부식 등의 내식성과 용접성 향상.
S	Low Carbon (max. 0.08%) 요구	‘S’ 없는 경우는 max. 0.15%임. 내식성, 용접성 향상
ELC	Extra Low Carbon (max. 0.015%)추가	입계부식 등의 내식성과 용접성 극히 향상, 강도 손실 가능. 주로 용접봉에 사용
ULC	Ultra Extra Low Carbon (max. 0.007%)추가	입계부식 등의 내식성과 용접성 극히 향상, 강도 손실 가능. 주로 용접봉에 사용
N	0.10 ~ 0.16%N 추가	‘N’ 없는 경우는 max. 0.10%임. Mo와 동시 존재 시 내식성 크게 향상.
H	0.04 ~ 0.10% Carbon 추가	High Carbon을 의미함. 입자 조대화를 통해 고온에서 내식성보다 내Creep성을 요구하는 곳에 유효함. 구매 시 Grain Size: ASTM No. 5 and Coarse명기요
Cb (=Nb)	10 x C% min. ~ 1.10 max. 에 상당하는 Cb 추가	고온 안정화원소(Cb=Nb) 첨가 강. 내 입계부식 저항성 향상.
Ti	5 (C+N)% min. ~ 0.70% max.에 상당하는 Ti 추가	고온 안정화원소(Ti) 첨가 강. 내 입계부식 저항성 향상. C의 고용도가 Cb보다 크므로 적은 량으로도 가능.
Mo	2.0 ~ 3.0 % Mo 추가	질산 등의 산화성 산을 제외한 분위기에서 내식성 향상.
Se	0.15% Selenium 추가	기계 가공면 향상, 열간 가공성 우수
B	2.0 ~3.0% Silicon 추가	고온 내 산화 Scaling성 향상
F	강종별 Sulfur증가 (0.06~0.15%)	기계 절삭 가공성 향상