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스테인레스 스틸에 대한 완전한 가이드

스테인리스 강 등급, 조성, 분자 구조, 생산 및 특성

이 가이드에서:

스테인레스 스틸은 녹에 강한 철 합금 그룹의 일반적인 이름입니다. 다른 철 합금과 달리 스테인리스 스틸은 공기와 습기로부터 보호하는 안정적인 보호막이 있습니다. 이 녹 방지 기능은 실외, 수성, 식품 서비스 및 고온 사용을 포함한 많은 응용 분야에 적합합니다.

스테인리스 스틸은 어떻게 만들어지나요?

스테인리스 스틸은 주조 또는 가공될 수 있습니다. 주요 차이점은 최종 제품으로 형성되는 방법입니다. 스테인리스 스틸 주물 액체 금속을 특정 모양의 성형 용기에 부어 만들어집니다. 단조 스테인리스 스틸 연속 주조기가 스테인리스를 잉곳, 블룸, 빌렛 또는 슬래브로 만드는 제철소에서 시작됩니다. 그런 다음 이러한 원료 제조 재료는 추가 작업을 통해 형성되어야 합니다. 롤링 또는 해머링 기술을 사용하여 재가열 및 재작업됩니다.

단조 스테인리스강 제품은 주물 스테인리스강 제품보다 더 일반적입니다.

주물 스테인리스강 물체는 일반적으로 주조소에서 또는 주조소의 감독하에 만들어지고 마무리됩니다. 더 큰 제품의 작은 구성 요소인 경우 주조는 조립을 위해 다른 공장으로 이동할 수 있습니다. 스테인리스강 가공은 제철소에서 시작하여 다른 공장에서 최종 제품이 됩니다.

스테인리스 스틸은 무엇으로 만들어집니까?

모든 강철과 마찬가지로 스테인리스 스틸은 철과 탄소의 혼합물로 시작합니다. 이 합금 제품군을 차별화하는 것은 스테인리스에도 최소 10.5%의 크롬이 있다는 것입니다. 이 원소는 스테인리스강에 산화에 대한 특성을 부여합니다. 스테인리스 스틸이 대기에 노출되면 크롬이 산소와 결합하여 크롬(III) 산화물(Cr2 O3 ). 패시베이션 층은 내부 강철을 산화로부터 보호하고 표면이 긁힐 경우 빠르게 변형됩니다.

이 패시베이션 층은 도금과 다릅니다. 일부 금속은 표면 보호를 위해 아연, 크롬 또는 니켈로 도금됩니다. 이러한 경우 스크래치가 도금을 관통하면 코팅의 이점이 사라집니다. 스테인리스 스틸 내부의 크롬은 이러한 표면 보호 이상의 기능을 제공합니다. 공기에 노출될 때마다 패시브 필름을 생성합니다. 따라서 스테인리스가 깊게 긁혀도 보호막이 스스로 치유됩니다.




철 + 탄소 =강철

+ 크롬 =스테인리스강
(최소 10.5% 크롬)

페라이트계 합금


크롬
(10.5–18%)
탄소
(0.08–0.15%)

페라이트계 합금

크롬 (10.5–18%)
탄소 (0.08–0.15%)

마르텐사이트 합금

탄소
(0.10–1.2%)
+ 크롬
(12-18%)

생산에는 담금질 또는 공기 경화가 포함될 수 있습니다.

마르텐사이트 합금
<강한>
탄소 (0.10–1.2%)
+ 크롬 (12-18%)

생산에는 담금질 또는 공기 경화가 포함될 수 있습니다.

오스테나이트 합금


+ 크롬
(16%)
+ 니켈
(8+%)


몰리브덴, 티타늄 또는 구리를 포함할 수 있습니다.

오스테나이트계 합금

+ 크롬 (16%)
+ 니켈 (8+%)

몰리브덴, 티타늄 또는 구리를 포함할 수 있습니다.

이중 합금



+ 크롬(19+%)
+ 몰리브덴
+ 소량의 니켈



일반적으로 몰리브덴, 구리 또는 기타 합금 원소를 포함합니다.

이중 합금

+ 크롬(19+%)
+ 몰리브덴
+ 소량의 니켈

일반적으로 몰리브덴, 구리 또는 기타 합금 원소를 포함합니다.

석출 경화 합금


+ 크롬
+ 니켈
+ 구리 및/또는 기타 요소


생산에는 열처리 기술이 포함되어야 합니다.

석출 경화 합금

+ 크롬
+ 니켈
+ 구리 및/또는 기타 요소


생산에는 열처리 기술이 포함되어야 합니다.


스테인리스 스틸의 종류

스테인레스 스틸의 여러 "패밀리"가 있습니다. 이 가족들 각각은 철, 크롬 및 탄소의 비율이 다릅니다. 일부는 니켈, 몰리브덴, 망간 또는 구리와 같은 다른 요소를 가지고 있습니다. 이러한 강철의 특성은 함량에 따라 다르므로 다용도 합금 그룹입니다.

스테인리스 강종

등급은 특정 스테인리스강 계열에 대한 힌트를 제공합니다. 가장 일반적인 등급은 다음과 같습니다.

때때로 엔지니어는 오스테나이트계 스테인리스강의 두 가지 인기 있는 상용 등급인 304와 316에서와 같이 동일한 제품군의 합금 중에서 선택합니다. 그러나 항상 그런 것은 아닙니다. 자동차 배기 시스템은 종종 304와 409 사이에서 선택합니다. 바베큐 그릴은 304 또는 430으로 만들어집니다.

스테인리스 스틸은 자성이 있습니까?

자석을 사용하여 앞에 있는 금속이 스테인리스인지 여부를 확인하는 것으로는 확실한 답을 얻을 수 없습니다. 스테인리스 스틸의 일부 등급과 유형은 자성을 띠고 일부는 자성을 띠지 않습니다. 이는 모두 합금의 다양한 원소에 따라 다릅니다.

오스테나이트계 스테인리스 강(3xx 시리즈)은 자성이 없습니다. 자석과 냉장고 아트가 깨끗한 스테인리스 냉장고는? 결정의 미세 구조로 인한 오스테나이트계 스테인리스. (아래 기술 섹션에서 자세히 읽어보세요.)

430과 같은 마르텐사이트 및 보다 일반적인 페라이트 스테인리스 등급은 자성입니다. 오스테나이트계와 페라이트계 강이 혼합된 듀플렉스 강은 일반적으로 약한 자성을 띠고 있습니다. 페라이트강의 자석은 빠르게 고정됩니다. 듀플렉스 스틸에서는 방해하고 미끄러지는 것이 더 쉬울 수 있습니다.

스테인리스 스틸의 기계적 특성

스테인레스 스틸은 일반적으로 부식에 강하기 때문에 선택되지만 강철이기 때문에 선택되기도 합니다. 강도, 항복, 인성, 경도, 가공 경화에 대한 반응, 용접성 및 내열성과 같은 특성으로 인해 강철은 특히 비용을 감안할 때 엔지니어링, 건설 및 제조에서 매우 유용한 금속입니다. 엔지니어는 등급을 결정하기 전에 스테인리스강의 작업 하중과 대기 조건을 고려합니다.

인장 특성

금속의 인장 특성은 잡아당김에 의해 측정됩니다. 대표적인 인장 막대는 인장 하중이라고도 하는 인장력을 받습니다. 파손시 인장강도, 항복강도, 연신율, 단면감소율을 측정한다.

경도

경도는 압입 및 마모에 저항하는 강철의 능력입니다. 가장 일반적인 두 가지 경도 테스트는 Brinell과 Rockwell입니다. Brinell 시험에서는 작은 경화된 강구가 표준 하중에 의해 강에 강제로 들어가고 결과적인 인상의 직경이 측정됩니다. 로크웰 테스트는 압입 깊이를 측정합니다. 경도는 가공 경화라고도 알려진 냉간 가공에 의해 일부 금속에서 증가할 수 있습니다. 일부 금속에서는 열처리를 통해 경도를 높일 수 있습니다.

인성

인성은 매우 국부적인 응력 하에서 소성적으로 항복하는 강철의 능력입니다. 거친 강은 균열에 강하여 인성을 엔지니어링 응용 분야에서 매우 바람직한 품질로 만듭니다. 인성 수준은 동적 테스트를 사용하여 결정됩니다. 샘플 막대는 응력을 국부화하기 위해 노치된 다음 흔들리는 진자로 두들겨집니다. 샘플 막대를 부수면서 흡수된 에너지는 진자가 손실하는 에너지의 양으로 측정됩니다. 단단한 금속은 더 많은 에너지를 흡수하지만 취성 금속은 덜 흡수합니다.



페라이트계

페라이트계 스테인리스강은 철, 탄소 및 10.5~18%의 크롬을 함유합니다. 몰리브덴이나 알루미늄과 같은 다른 합금 원소를 포함할 수 있지만 일반적으로 매우 소량입니다. 그들은 주위 온도에서 순철과 동일한 BCC(체심 입방체) 결정 구조를 가지고 있습니다.

결정 구조로 인해 페라이트계 스테인리스강은 자성입니다. 상대적으로 낮은 탄소 함량은 그에 상응하는 낮은 강도를 생성합니다. 페라이트계 유형의 다른 약점으로는 용접성 불량 및 내식성 감소가 있습니다. 그러나 우수한 인성 때문에 엔지니어링 응용 분야에 바람직합니다. 페라이트계 스테인리스강은 차량 배기관, 연료 라인 및 건축용 트림에 자주 사용됩니다.

오스테나이트계

오스테나이트계 스테인리스강은 면심 입방체(FCC) 결정 구조를 가지며 철, 탄소, 크롬 및 8% 이상의 니켈로 구성됩니다. 크롬과 니켈 함량이 높기 때문에 부식에 강하고 비자성입니다. 페라이트계 스테인리스강과 마찬가지로 오스테나이트계 스테인리스강은 열처리에 의해 경화될 수 없습니다. 그러나 냉간 가공으로 경화될 수 있습니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈 함량이 높기 때문에 저온 응용 분야에서 잘 작동합니다.

가장 일반적인 두 가지 스테인리스강인 304와 316은 모두 오스테나이트 등급입니다. 오스테나이트계 스테인리스강의 인기를 뒷받침하는 주요 요인은 성형 및 용접이 용이하여 고효율 제조에 이상적입니다. 탄소 함량이 다양한 오스테나이트계 스테인리스 강의 하위 그룹이 많이 있습니다. 특성은 몰리브덴, 티타늄 및 구리와 같은 합금 원소를 추가하여 더욱 조정됩니다. 오스테나이트계 스테인리스강은 주방 싱크대, 창틀, 식품 가공 장비 및 화학 탱크를 생산하는 데 자주 사용됩니다. 또한 벤치, 스테인리스 스틸 볼라드 및 자전거 랙과 같은 야외 사이트 가구에도 일반적으로 사용됩니다.

마르텐사이트

마르텐사이트계 스테인리스강은 BCT(체심 정방정) 구조를 가지고 있습니다. 이들은 12-18%의 크롬을 함유하고 오스테나이트 또는 페라이트계 스테인리스강보다 탄소 함량이 더 높습니다(0.1-1.2%). 페라이트 BCC 구조와 마찬가지로 BCT는 자성입니다. 마르텐사이트 스테인리스강은 용접성이나 내식성보다 강도가 더 중요한 상황에서 매우 유용합니다. 주요 차이점은 마르텐사이트 스테인리스강은 탄소 함량이 높기 때문에 열처리에 의해 경화될 수 있다는 것입니다. 따라서 항공우주 부품, 칼붙이 및 칼날을 비롯한 다양한 응용 분야에 유용합니다.

이중

이중 스테인리스 강은 최신 스테인리스 강 유형입니다. 오스테나이트계 스테인리스강보다 크롬(19~32%)과 몰리브덴(최대 5%)이 더 많이 포함되어 있지만 니켈은 훨씬 적습니다. 듀플렉스 스테인리스강은 하이브리드 페라이트와 오스테나이트 결정 구조를 갖기 때문에 오스테나이트-페라이트라고도 합니다. 듀플렉스 스테인리스강에서 오스테나이트상과 페라이트상이 거의 반반씩 혼합되어 있어 고유한 이점을 제공합니다. 그들은 오스테나이트 등급보다 응력 부식 균열에 더 강하고 페라이트 등급보다 강하며 순수한 형태보다 약 2배 더 강합니다. 이중 스테인리스 강의 주요 장점은 염화물 노출의 경우 오스테나이트 등급과 같거나 그 이상인 내식성입니다.

이중 스테인리스 강은 또한 매우 비용 효율적입니다. 듀플렉스 스테인리스강의 강도와 내식성은 동등한 오스테나이트 등급보다 낮은 합금 함량으로 달성됩니다. 듀플렉스 스테인리스강은 담수화 및 석유화학 산업에서 염화물에 노출되는 응용 분야용 부품을 생산하는 데 정기적으로 사용됩니다. 또한 교량, 압력 용기 및 타이 바를 위한 건축 및 건설 산업에서도 사용됩니다.

강수 경화

석출 경화 스테인리스강은 다양한 결정 구조를 가질 수 있지만 모두 크롬과 니켈을 모두 포함합니다. 공통적인 특징은 내식성, 가공 용이성, 저온 열처리에 의한 극도로 높은 인장강도입니다.

오스테나이트 석출 경화 합금은 대부분 고강도 초합금으로 대체되었습니다. 그러나 반오스테나이트 석출 경화 스테인리스강은 항공우주 분야에서 계속 사용되며 새로운 형태에도 적용됩니다. 마르텐사이트 석출 경화 스테인리스강은 일반 마르텐사이트 등급보다 강하며 막대, 막대 및 와이어 생산에 자주 사용됩니다.

기술적인 모습:스테인리스강의 분자 미세구조

금속이 용융 상태에서 얼면 결정화되어 입자를 형성합니다. 이 결정 구조는 금속의 많은 기계적 특성을 결정합니다. 많은 요인이 이 미세 구조에 영향을 미칩니다.

합금의 원자 유형은 해당 원자 유형에 의해 형성된 분자로 인해 구조를 변경합니다. 각 재료의 비율은 원자가 형성하는 배열도 결정합니다.

온도는 금속의 결정 격자 모양에 지대한 영향을 미칩니다. 특정 온도에서 다양한 구조가 형성되기 시작합니다. 합금에는 다양한 온도와 중요한 요소의 비율에 따라 어떤 종류의 입자가 일반적인지 보여주는 위상 표가 있습니다.

철-탄소 상 다이어그램은 온도와 탄소가 강철 입자 형성에 영향을 미치는 방식을 보여줍니다. 철 형성의 3단계를 보여줍니다.

탄소의 추가는 강철의 기본 입자가 결정화되고, 안정화되고, 서로 상호작용하는 방식에 영향을 미칩니다. 온도는 탄소가 흡수되는 방식에 영향을 줍니다. 고열 오스테나이트 상은 조밀하게 채워진 금속 분자와 함께 탄소로 포화됩니다. 다른 온도에서는 모든 탄소가 흡수되지 않습니다. 그것은 다른 분자 구조를 만듭니다. 예를 들어 철-탄소 합금에는 Fe3를 포함하는 것이 일반적입니다. C 시멘타이트 분자. 순수한 형태의 시멘타이트는 세라믹으로 분류됩니다. 단단하고 부서지기 쉬우며 이러한 특성을 최종 금속에 부여합니다. 흑연은 분자 수준에서도 형성될 수 있습니다. 이 흑연의 모양은 충격을 받았을 때 금속이 거동하는 방식에 영향을 줄 수 있습니다. 둥근 흑연 결절은 부딪힐 때 서로 미끄러져 지나갈 수 있으며 변형되지만 부러지지는 않습니다. 이에 비해 박편이 많은 흑연이 있는 금속은 타격을 가하면 박편 경계를 따라 전단될 수 있습니다. 금속이 냉각되는 속도와 열처리 또는 가공 여부도 입자 크기와 모양에 영향을 미칩니다.

오스테나이트 강은 γ-철과 오스테나이트 격자를 갖는 강입니다. 철-탄소 상 다이어그램에서 이 격자는 일반적으로 고온에서 발견됩니다. 그러나 니켈 및/또는 망간을 추가하면 강철이 냉각되는 동안 오스테나이트가 남게 됩니다. 오스테나이트 미세 구조는 "면심 입방체"로 알려져 있습니다. 면심입방형 분자는 금속에 특정한 특성을 부여합니다.

신체 중심 대 면 중심 입방체 미세구조

금속은 분자 격자로 만들어진 결정입니다. 격자의 각 셀은 원자로 구성됩니다. 각 격자 셀에 있는 원자의 수와 서로 연결되는 방식에 따라 이 격자가 변형을 받는 방식이 바뀝니다. 기본 격자는 기본, 몸 중심 및 면 중심입니다.




기본 세포 모양

기본
큐빅

바디-
중앙
큐빅(BCC)

얼굴 중심
큐빅(FCC)


니켈이나 망간이 없는 강철은 1,674~2,541°F 사이에서 안정적인 면심 입방체(FCC) 구조를 달성합니다. 이 온도에서 강철의 탄소는 각 셀에 침투합니다.

그러나 규칙적인(담금질되지 않은) 방식으로 냉각된 이 강철은 페라이트계 및 체심 입방체(BCC)가 됩니다. FCC 구조를 유지하지 않습니다.

BCC 격자는 더 조밀하게 채워진 FCC 구조보다 일부 유형의 기계적 변형에 더 취약합니다. 그들은 격자를 함께 유지하는 각 셀에 같은 수의 원자를 가지고 있지 않습니다. FCC 구조를 실온에서도 유지하면 추가 강도를 유지하는 데 도움이 됩니다. 이것은 일반적으로 합금에 추가 요소를 추가하여 수행됩니다.

페라이트, 오스테나이트, 마르텐사이트 및 듀플렉스 강의 미세구조

페라이트강 일반적인 BCC 강철입니다. 극저온에서 부서지기 쉽고 고온에서 빠르게 강도를 잃으며 자성입니다. 이러한 속성은 BCC(체심 입방체) 형식 때문입니다.

"느슨하게" 채워진 각 BCC 셀 내에서 모든 전자가 반대 스핀의 전자를 찾아 짝을 이룰 수 있는 것은 아닙니다. 페라이트 강의 자성을 생성하는 것은 이러한 부착되지 않은 전자입니다. 단 두 개의 원자만 각 셀에 강도를 추가하므로 페라이트강은 특히 뜨겁거나 추운 환경에서 더 쉽게 파손됩니다.

오스테나이트 강 합금에 니켈이 첨가되어 실온에서 FCC입니다. 오스테나이트 강은 극저온에서도 FCC보다 연성이 높습니다. 그것은 더 많은 열 강도를 가지고 있습니다. 또한 자석이 아닙니다. 이러한 속성은 면 중심(FCC) 형식 때문입니다.

모든 격자에는 "슬립 시스템" 또는 전단선이 있으며, 여기서 격자는 세포가 찢어지지 않고 충격을 받을 때 미끄러질 수 있습니다. 입방 격자는 대칭이 많기 때문에 슬립면이 더 많습니다. 아마도 반직관적으로 더 조밀하게 패킹된 FCC 결정은 느슨하게 패킹된 BCC 결정보다 더 많은 전단선을 갖습니다. 조밀하게 포장된 결정은 서로 더 쉽게 미끄러집니다. 각 셀은 더 많은 원자량과 강도를 가지며 더 쉽게 결합됩니다.

미시적 수준에서의 소성 변형은 거시적 수준에서 재료의 연성을 지원합니다. 이것이 면심 입방 구조에서 더 넓은 범위의 탄력성이 있는 이유입니다. 페라이트계 구조는 특히 까다로운 환경에서 충격을 받으면 부서지거나 늘어나면 파손될 가능성이 더 큽니다.

오스테나이트계 스테인리스강은 극저온 응용 분야에서 부서지기 쉽고 쉽게 파손되지 않는 유일한 스테인리스 유형입니다. 오스테나이트계 강철은 -292°F 이하에서도 대부분의 인성과 연신율을 유지합니다. 저온 취성은 페라이트 및 듀플렉스 강의 특징입니다. 전이 온도 후에는 스트레스를 받으면 부서지기 쉽습니다.

마르텐사이트 강 표면에 매우 다른 유형의 입자가 있는 또 다른 유형의 강철입니다. 이 강철은 단순한 입방체 미세 구조를 가지고 있지 않습니다. 마르텐사이트는 담금질에 의해 형성됩니다:표면의 급속 냉각. 환경적 충격으로 인해 격자가 동결될 때 격자가 부풀어 오르게 됩니다. 마르텐사이트 미세구조는 체심의 정방정계 형태로 변형되고 고르게 정렬되지 않습니다. 이렇게 하면 마르텐사이트 표면이 더 단단해 지지만 실온에서도 더 잘 부서집니다.

듀플렉스 스틸 스테인리스강의 종류에 비교적 새로 추가된 것입니다. 이 강철은 미세 구조가 혼합되어 있습니다. 페라이트와 오스테나이트의 인터리브 층은 둘 다의 최종 재료 특성을 제공합니다. 듀플렉스 스테인리스에 필요한 니켈 및/또는 망간의 낮은 비율은 오스테나이트 스테인리스에 비해 비용을 낮춥니다.

스테인리스 스틸 관리 및 유지보수

스테인리스 스틸은 녹에 강하지만 불침투성이 아닙니다. 부식 저항은 화학적으로 방해받을 수 있는 보호막을 기반으로 합니다. 염분, 산, 습기를 머금고 있는 긁힘, 철 침전물로 인해 스테인리스 스틸이 녹에 취약해질 수 있습니다.

스테인리스를 설치할 때는 주의를 기울여야 합니다. 강철 도구는 표면을 취약하게 만드는 철 침전물을 남김으로써 강철의 표면 화학적 성질을 변경할 수 있습니다. 강철과 접촉한 모든 장소는 청소해야 합니다. 습기를 머금을 수 있는 깊은 흠집은 피해야 합니다.

스테인리스 표면의 유지 관리는 어렵지 않지만 강철이 범프, 긁힘, 염분, 철 또는 기타 화학 물질에 노출된 경우 정기적으로 수행해야 합니다. 야외 사이트 가구는 1년에 두 번 참석해야 합니다.

스테인리스 스틸을 청소하는 방법은 당면한 문제의 유형에 따라 다릅니다. 마크의 유형에 따라 다른 전략이 필요합니다. 우리의 심층 청소 포스트는 변색, 녹, 기름기, 지문, 시멘트 또는 석회석에 대한 단계를 설명합니다. 부식에 빨리 대처하는 것이 좋다. 조기에 잡히면 WD-40이나 다른 윤활유만 있으면 녹을 제거할 수 있습니다.

적절한 유지 관리와 관리를 통해 스테인리스강을 매력적으로 만드는 속성(강철의 인성과 크롬의 내식성 및 광택이 결합됨)은 수년 동안 계속해서 스트레스 없는 자산이 될 수 있습니다.

스테인레스 스틸에 대한 자세한 내용이나 맞춤형 프로젝트에 대한 견적을 요청하려면 당사에 문의하십시오.




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