2026-04-14
스테인레스 강의 정의
스테인레스강은 스테인레스강과 내산성강의 총칭입니다.
스테인레스 스틸: 대기, 담수 등 부식성이 약한 환경에서도 부식되지 않는 강철입니다.
내산성 강철: 산, 알칼리, 염분 및 해수와 같은 공격적인 부식 환경에서 부식에 저항하는 강철입니다.
스테인레스 스틸 분류
스테인레스 강의 등급, 화학 성분 및 특성은 다양합니다. 가장 일반적인 분류 방법은 주로 기본 화학 조성, 강의 미세 구조 및 두 가지의 조합을 기반으로 합니다.
1.주요화학성분에 따른 분류
가장 일반적인 것은 화학 원소에 따라 스테인레스 강을 크롬과 크롬-니켈 스테인레스 강이라는 두 가지 주요 그룹으로 나누는 것입니다.
(1).크롬
철 이외의 강의 주요 합금 원소가 크롬인 경우 스테인리스강을 크롬 스테인리스강이라고 합니다.
(2).크롬-니켈
강철의 주요 합금 원소가 철 외에 크롬과 니켈인 경우 이러한 스테인레스강을 크롬-니켈 스테인레스강이라고 합니다.
2.강의 미세조직에 따른 분류
강의 미세조직은 강의 결정구조와 미세조직의 특성을 말한다. 미세 구조에 따라 스테인리스강은 주로 페라이트, 오스테나이트, 마르텐사이트, 듀플렉스(2상) 및 석출 경화 스테인리스강의 5가지 범주로 나뉩니다.
(1).페라이트계 스테인리스강
페라이트계 스테인리스강은 체심 입방정 결정 격자로 이루어진 강으로, 탄소 함량은 0.20% 이하, 크롬 함량은 10.5~32% 범위로 고온 및 상온 모두에서 페라이트 구조를 유지합니다. 이 유형의 스테인레스 스틸은 열처리로 경화되지 않습니다.
크롬 함량에 따라 페라이트계 스테인리스강은 저크롬(크롬 함량 10.5%~15.0%), 중간 크롬(크롬 함량 16%~22%), 고크롬(크롬 함량 23%~32%)으로 구분됩니다. 페라이트계 스테인리스강은 20세기 초에 마르텐사이트강 및 오스테나이트강과 거의 동시에 등장한 세 가지 주요 스테인리스강 중 하나입니다. 생산량 측면에서 페라이트계 스테인리스강은 크롬-니켈 오스테나이트강에 이어 두 번째입니다. 전 세계 스테인리스강 생산량에서 페라이트계강이 차지하는 비중은 일반적으로 약 30%입니다. 페라이트계 스테인리스강은 생산량이 많고 적용 범위가 넓으며 얇은 단면에서 탁월한 만능 특성을 갖는 것이 특징입니다. 이러한 강에는 니켈이 포함되어 있지 않거나 특정 등급에만 소량이 포함되어 있기 때문에 비용과 가격이 상대적으로 낮기 때문에 니켈을 적게 합금한 스테인리스강 중 가장 중요한 종류입니다.
1950년대와 1960년대까지 2차 정련 없이 전기로에서 제련된 전통적인 페라이트계 스테인리스강은 탄소와 질소의 함량이 정상 수준이었기 때문에 더 이상의 감소가 극도로 어려웠습니다. 1960년대 이후 스테인리스강 생산의 기술 발전과 AOD 및 VOD와 같은 2차 정련 공정의 사용으로 현대적인 저탄소, 초저탄소 및 질소 함량 페라이트계 스테인리스강이 개발되었으며, 이는 기존 페라이트계 강의 여러 가지 단점을 크게 극복하고 성공적으로 해결했습니다. 생산량이 증가하고 범위가 지속적으로 확대되고 있습니다.
(2).오스테나이트계 스테인리스강
오스테나이트계 스테인리스강은 구조적 변형 없이 고온 및 실온 모두에서 오스테나이트 구조를 유지합니다. 따라서 오스테나이트계 스테인리스강은 열처리로 강화할 수 없는 강을 의미하기도 합니다. 그러나 변형 경화(경화) 경향이 있기 때문에 냉간 소성 변형으로 강도를 높일 수 있습니다. 담금질 상태에서 이러한 강의 낮은 강도는 한때 오스테나이트계 스테인리스강의 주요 단점 중 하나로 간주되었습니다.
민감화된 상태의 입계 부식 문제를 해결하고 내식성을 향상시키기 위해 일반적으로 탄소 함량이 0.03% 이하인 초저탄소 오스테나이트 스테인리스강이 개발되었습니다. 내식성이 증가함에 따라 이러한 강철의 강도는 약간 감소합니다. 1970년대부터 오스테나이트계 스테인리스강은 질소 함량(표준 한계 내에서 강철의 잔류 질소 함량, 예: [N] ≤ 0.10% 또는 [N] ≤ 0.12%) 또는 질소 합금(대기압에서 강철에 도입될 수 있는 최대 질소량, 예: ≤ 0.40% 또는 ≤ 0.40%) 0.50%)을 사용하여 사용할 수 있었습니다. 질소에 의한 고용강화로 충분히 높은 강도를 얻을 수 있습니다. 그리고 고압 질소 주입(압력 하에서 도입되는 질소의 양, 즉 [N] > 0.4% 또는 ≥ 0.5%)으로 생산된 고질소 오스테나이트 스테인리스강은 강도가 매우 높고 파괴인성이 뛰어납니다. 질소 고용 강화와 변형 경화의 조합으로 인해 일부 오스테나이트계 스테인리스강이 고강도 스테인리스강의 범주에 들어갈 수 있게 되었습니다.
크롬-니켈 오스테나이트 스테인리스강은 기존 스테인리스 강의 5개 주요 등급 중 가장 복잡한 특성을 갖고 있으며 등급 수가 가장 많고 가장 완전한 범위와 사양을 가지며 가장 넓은 범위를 가지며 가장 빠른 속도로 개발되고 가장 많은 양으로 생산되며 가장 넓은 소비 영역을 포괄합니다. 전 세계적으로 그리고 주요 스테인리스강 생산 국가에서 크롬-니켈 오스테나이트 스테인리스강이 차지하는 비중은 일반적으로 전체 스테인리스강 생산량의 50~60% 이상을 차지합니다.
니켈은 희귀하고 값비싼 원소이기 때문에 전시에는 니켈 부족이 특히 심각합니다. 1940년대에 도입된 표준 크롬-망간 오스테나이트 스테인리스강은 니켈을 망간 및 질소로 대체합니다(미국 AISI 200 시리즈). 오랜 개발 기간에도 불구하고 범위가 좁고 생산량도 적습니다. 미국의 연간 생산량은 전체 스테인리스 스틸 생산량의 몇 퍼센트에 불과합니다. 최근에는 고질소 고강도 및 초고강도 크롬-망간 오스테나이트계 스테인리스강의 출현과 고질소 프리망간에 대한 연구가 진전되고 있습니다.
(3) 마르텐사이트계 스테인리스강
마르텐사이트계 스테인리스강은 열처리(담금질, 템퍼링)를 통해 특성을 제어할 수 있는 스테인리스강의 한 종류입니다. 화학적 조성에 따라 마르텐사이트 크롬강과 마르텐사이트 크롬-니켈 스테인리스강으로 구분됩니다.
마르텐사이트 크롬 스테인리스강은 주로 저탄소([C] ≤ 0.15%), 중탄소([C] 0.16%~0.40%), 고탄소([C] > 0.40%)의 세 가지 유형으로 나뉩니다. 탄소는 마르텐사이트 크롬 스테인리스 강의 필수적이고 중요한 합금 원소입니다.
마르텐사이트 크롬 스테인리스강에는 주로 1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13과 같은 전통적인 강이 포함됩니다. 크롬 함량은 최소 11.5%에서 18%에 달해 약한 환경에서도 스테인레스 특성과 내식성을 제공합니다. 탄소 함량은 크롬 함량에 따라 달라지며 일반적으로 0.10%~1.0%로 고온에서 오스테나이트 구조를 제공하고 담금질 후 실온에서 마르텐사이트 구조를 제공합니다. 라멜라형 고탄소 마르텐사이트의 형성과 탄화물의 석출로 인해 이 강은 고강도와 높은 경도를 얻습니다. 담금질 후 후속 템퍼링은 담금질 응력을 완화하고 균질하고 안정적인 구조를 형성하여 강철에 특정 연성, 인성 및 우수한 내식성을 부여합니다. 마르텐사이트 크롬 스테인리스강은 다른 모든 스테인리스강에 비해 내식성이 열등하고 연성과 인성이 낮고 용접성이 나쁘거나 전혀 용접이 불가능하기 때문에 널리 사용되는 데에는 한계가 있습니다.
마르텐사이트 크롬-니켈 스테인리스강은 기존 마르텐사이트 강의 일부 단점을 극복하기 위해 개발되었습니다. 초기 단계에서 유명한 강철 1Cr17Ni2는 탄소를 니켈로 대체하여 만들어졌습니다. 마르텐사이트 크롬강에 비해 인성이 향상되고 내식성이 향상되었으나 여전히 용접에는 적합하지 않습니다.
1960년대 이후 개발된 현대의 (슈퍼) 마르텐사이트 스테인리스강은 탄소를 니켈로 추가 대체하여 초저탄소 함량을 달성하고 2%~6% Ni를 도입하여 고온에서 오스테나이트 조직을 유지하고 실온에서 담금질 및 템퍼링 후에 저탄소 또는 초저탄소 라스 마르텐사이트, 복귀 오스테나이트 및 소량의 페라이트로 구성된 복합 구조를 얻습니다. 몰리브덴, 구리 및 기타 강화 원소를 추가로 합금하면 이러한 강이 우수한 인성과 용접성을 유지하면서 마르텐사이트 크롬강의 높은 강도를 유지할 수 있습니다. 동일한 크롬 함량에서 현대 마르텐사이트 강의 내식성은 기존 마르텐사이트 크롬 강의 내식성을 크게 초과합니다. 그러나 낮은 탄소 함량으로 인해 현대 마르텐사이트 강철은 마르텐사이트 크롬 강철 고유의 높은 경도, 내마모성 및 높은 모서리 선명도의 특성을 잃습니다.
(4). 이중상 스테인레스 스틸
오스테나이트 크롬-니켈 스테인리스강에 소량의 페라이트가 존재하면 입계 부식에 대한 저항성이 향상된다는 사실이 발견된 지 거의 100년이 지났습니다. 이로 인해 오스테나이트-페라이트(α+γ) 크롬-니켈 이중상강이 출현하고 궁극적으로 위에서 언급한 세 가지 주요 스테인리스강과 함께 공식적으로 인정되는 이중상강이 형성되었습니다.
널리 사용되는 α+γ 니켈-크롬 이중상강의 니켈 함량은 일반적으로 5%~7%로 널리 사용되는 니켈-크롬 오스테나이트강의 니켈 함량의 약 절반에 불과하고, 새로 개발된 경제적인 이중상강에는 Ni가 1%~4%만 포함되어 있으므로 α+γ 이중상강도 니켈 절약 합금 스테인리스강의 중요한 등급입니다.
2상 α+γ 크롬-니켈 스테인리스 강의 개발은 대략 세 가지 중요한 단계를 거쳤습니다. 특징적인 합금 원소, PRE(공식 부식 저항 등가) 값, α상과 γ상의 비율 변화, 출현 기간 및 특성 특성에 따라 2상 스테인리스강은 일반적으로 1세대, 2세대 및 3세대 강으로 구분됩니다. 구성의 특징적인 요소에 따라 저합금, 중합금, 고합금 이중상강으로 구분할 수 있습니다.
2상 비율 조절의 어려움, 제한된 열간 가공성, 용접성, 경제성 등의 요인으로 인해 1세대 이중상강의 생산량은 적었습니다. 그러나 현대의 이중상 스테인리스강의 등장으로 1세대 강의 단점과 한계를 상당 부분 극복하여 적용 범위가 확대되었으며, 이제는 엔지니어링 분야에서 엄청난 발전 가능성을 지닌 강종으로 자리매김하고 있습니다.
1971년 이전에 개발된 등급은 1930년대에 등장한 최초의 이중상 강철 1Cr25Ni5Mo1.5를 포함하여 1세대 이중상 스테인리스강에 속합니다. 1세대 철강의 질소 함량은 전기 아크로 제련의 일반적인 수준이었습니다. 1세대 이중상강은 이미 그 특성이 충분히 입증되었음에도 불구하고 상대적으로 낮은 PRE 값과 등급 간 담금질 상태의 상비의 큰 차이로 인해 정확한 제어가 어려웠고, 용접 접합부에서 이중상강의 우수한 특성이 크게 열화되거나 심지어 완전히 손실되어 용접 구조에 이중상강의 적용 및 개발을 심각하게 방해했습니다.
1971년에서 1989년 사이에 나타난 등급은 2세대 2상 스테인리스강에 속하며 필수 질소 함량이 특징입니다. 질소는 오스테나이트를 적극적으로 형성하고 안정화시키는 원소이기 때문에 강의 함량이 증가함에 따라 한편으로는 모재 중 오스테나이트 상의 비율이 증가하고 고온에서 오스테나이트의 안정성이 증가하여 동일한 온도에서 페라이트로 변하는 재료의 양이 감소합니다. 반면, 고온 냉각 시 질소의 높은 확산율은 페라이트의 2차 오스테나이트로의 급속한 변태를 촉진하여 용접 후 용융선과 열영향부에서 단상 페라이트 조직의 형성을 방지합니다. 질소의 도입은 2세대 및 후속 세대의 2상 철강의 출현 및 개발을 위한 조건을 만들었습니다. 스테인리스강의 질소는 주로 오스테나이트에 용해되기 때문에 이중상 스테인리스강에 대한 질소의 유익한 효과는 실제로 이중상 강의 오스테나이트 상의 구조 및 특성에 대한 질소의 영향을 반영합니다.
1990년 이후에 도입된 등급은 3세대 이중상 스테인리스강에 속하며 몰리브덴과 질소 함량이 더욱 증가하여 해당 강의 PRE 값이 40% 이상이고 내식성, 특히 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성이 더욱 향상되는 것이 특징입니다. 요즘에는 초이상 스테인리스강이라고도 불립니다.
2000년대 초반부터 2상 스테인리스강 개발은 두 가지 방향으로 진행되어 왔다. 한편으로는 스웨덴 회사 Sandvik이 개발한 SAF 2707 및 SAF 3207 강철과 같이 훨씬 더 높은 강도와 우수한 내식성을 달성하기 위해 합금 원소의 함량이 계속 증가하고 있으며, PRE 값이 > 45%인 하이퍼 2상 스테인리스강이라고 합니다. 한편, 이중상강의 원가 및 가격을 낮추고, 열간가공성 및 용접성을 획기적으로 향상시켜 다른 스테인리스강 대비 경쟁력을 높이기 위해 니켈 함량이 낮고 몰리브덴이 없거나 거의 없는 경제적인 이중상강을 개발하는 추세입니다.
(5).분산경화 스테인레스강
분산 경화 스테인리스강은 실온에서 매트릭스 구조가 마텐자이트, 오스테나이트 또는 페라이트일 수 있고 금속간 화합물, 탄화물, 질화물 및 기타 상의 석출(노화)에 의해 강화되는 스테인리스강의 한 종류입니다. 적절한 열처리의 결과입니다.
현재 널리 사용되는 석출 경화 스테인리스강은 주로 마르텐사이트 석출 경화 스테인리스강, 반오스테나이트 석출 경화 스테인리스강, 오스테나이트 석출 경화 스테인리스강의 세 가지 유형으로 구분됩니다. 또한 초저탄소 마레이징 스테인리스강이 포함되는 경우가 많습니다.
스테인레스강의 석출경화 원리는 1930년대에 알려졌지만, 석출경화형 스테인레스강의 1등급인 스테인레스W가 도입된 이후 1946년까지 실용화되지 못했습니다. 이후 항공, 우주항공, 원자력 및 화학 산업에서 내식성과 중량 대비 강도가 높은 철강에 대한 요구로 인해 새로운 석출경화형 스테인레스강이 등장하기 시작했습니다. 미국에서는 이러한 철강이 600 시리즈로 분류되었습니다. 초저탄소 마레이징 스테인리스강은 1960년대에 등장했습니다. 이 제품은 스테인리스 특성을 부여하기 위해 크롬을 첨가하여 마레이징 강에 개발되었습니다. 일반적으로 마르텐사이트 석출 경화 스테인리스강으로도 분류됩니다.
마르텐사이트 분산경화형 스테인리스강은 불안정한 오스테나이트 조직을 가지고 있으며 고용처리 후 마르텐사이트 변태를 겪는다. 후속 노화로 인해 마르텐사이트 매트릭스에 두 번째 상이 석출되어 강철이 강화됩니다.
초저탄소 마레이징 스테인레스 스틸은 스테인레스 특성을 가지고 있습니다. 고용체 처리 및 노화 후에 두 번째 상이 초저탄소, 고니켈 마르텐사이트 매트릭스에 침전되어 강철을 강화합니다.
반오스테나이트 석출경화형 스테인리스강도 불안정한 오스테나이트를 함유한 강이지만 마르텐사이트 석출경화강보다 오스테나이트가 더 안정적입니다. 상온에서 경화된 상태에서 반경오스테나이트 분산경화강은 오스테나이트 조직을 갖는다. 냉간 소성 변형, 저온 처리 또는 조정 처리를 위해 약 750°C로 가열한 후 오스테나이트는 마르텐사이트로 변태될 수 있으며, 그 후 후속 시효를 통해 마르텐사이트 매트릭스에 두 번째 상이 형성되어 강이 강화됩니다.
오스테나이트 석출 경화 스테인리스강은 안정적인 오스테나이트 구조를 가지고 있습니다. 고용체 처리 및 후속 노화 후에 오스테나이트 매트릭스에서 두 번째 상이 방출되어 강철을 강화합니다.
Shanghai Xinliang Steel Pipe Industry Co., Ltd.는 고정밀 파이프 부품 가공 분야의 전문가로 자리매김하여 고객에게 설계부터 배송까지 완벽한 솔루션을 제공합니다. 이 회사는 중급 및 고급 정밀, 초소형, 얇은 벽의 스테인리스 모세관 파이프 및 부품의 생산, 가공 및 판매를 전문으로 합니다.
고품질의 스테인레스 원료를 사용하고 화학적 조성을 엄격하게 관리하여 제품의 우수한 내식성과 기계적 성질을 보장합니다.
일반적으로 사용되는 재료는 다음을 포함하지만 이에 국한되지는 않습니다.
