304, 316, 316L 스테인리스강 비교: 성능과 용도

스테인리스강은 강철의 일종. 강철은 탄소(C) 2% 미만, 철은 2% 초과. 강철 제련 과정에서 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 등 합금 원소를 첨가하여 강철 성능 개선하고 내식성(녹 안 슬게) 부여한 것을 스테인리스강이라 합니다.

스테인리스강: 공기, 증기, 물 등 약한 부식 매체에 저항하거나 스테인리스강. 흔히 쓰이는 강종은 304, 304L, 316, 316L로 오스테나이트계 스테인리스강 300계열입니다.

오늘은 304, 304L, 316, 316L의 일반 성능, 적용 범위, 차이점을 주로 소개합니다.

304 스테인리스강

성능: 가장 흔한 강종. 널리 쓰이는 강으로 내식성, 내열성, 저온 강도, 기계적 성질 우수. 스탬핑, 벤딩 등 열가공성 좋고 열처리 경화 현상 없음(비자성, 사용 온도 -196°C ~ 800°C).

용도:

• 가정용 제품(1, 2류 식기, 캐비닛, 실내 배관, 온수기, 보일러, 욕조)
• 자동차 부품(와이퍼, 머플러, 성형품)
• 의료 기기, 건축 자재, 화학, 식품 산업, 농업, 선박 부품

304L 스테인리스강 (L = 저탄소)

성능: 저탄소 304강으로 일반 상태 내식성은 304와 비슷하지만, 용접이나 응력 제거 후 입계 부식 저항성이 우수. 열처리 없이도 좋은 내식성 유지, 사용 온도 -196°C ~ 800°C.

용도: 화학, 석탄, 석유 산업 고내식성 요구 옥외 기계, 건축 자재 내열 부품, 열처리 어려운 부품.

316 스테인리스강

성능: 몰리브덴 첨가로 내식성, 대기 내식성, 고온 강도 우수, 가혹 조건 사용 가능. 우수한 가공 경화(비자성).

용도: 해수 설비, 화학, 염료, 제지, 옥살산, 비료 생산 설비; 사진, 식품 산업, 해안 시설, 로프, CD 로드, 볼트, 너트.

316L 스테인리스강 (L = 저탄소)

성능: 316강 저탄소계로 316강 특성 외에 입계 부식 저항성 우수. 용도: 입계 부식 저항성 특수 요구 제품.

성능 비교

화학 조성

316과 316L은 몰리브덴 함유 스테인리스강. 316L 몰리브덴 함량이 316보다 약간 높음. 강철 내 몰리브덴으로 전체 성능이 310과 304보다 우수. 고온 조건에서 황산 농도 15% 미만, 85% 초과 시 316 광범위 적용. 316 염화물 부식 성능도 좋아 해양 환경에 주로 사용. 316L 최대 탄소 함량 0.03%로 용접 후 어닐링 불가능한 용도, 최대 내식성 요구 시 사용.

내식성

316이 304보다 내식성 우수. 펄프/제지 생산에서 좋은 내식성. 또한 316은 해양과 가혹 산업 대기 부식에도 저항.

일반적으로 304와 316 화학적 내식성 차이 적지만 특정 매체에서 다름.

최초 개발된 304는 특정 조건에서 점식(Pitting Corrosion) 민감. 2~3% 몰리브덴 추가로 민감도 감소 → 316 탄생. 추가 몰리브덴은 일부 유기산 고온 부식도 감소.

316은 식음료 산업 표준 소재. 전 세계 몰리브덴 부족과 316 니켈 함량 더 많아 316 가격이 304보다 비쌈.

점식은 스테인리스강 표면 퇴적 부식으로 인한 현상. 산소 부족으로 산화크롬 보호층 형성 못 해 발생.

특히 소형 밸브에서 밸브판 퇴적 가능성 작아 점식 드물게 발생.

각종 수질 매체(증류수, 음용수, 하천수, 보일러수, 해수 등)에서 304와 316 내식성 거의 동일. 단, 매체 염화 이온 함량 매우 높을 때 316 더 적합.

대부분 경우 304와 316 내식성 큰 차이 없지만, 경우에 따라 크게 다를 수 있어 구체적 분석 필요.

내열성

316은 1600°C 이하 간헐 사용, 1700°C 이하 연속 사용 시 산화 저항성 양호. 800~1575°C 범위에서는 316 연속 작동 피하는 게 좋음. 이 범위 밖 연속 사용 시 내열성 양호. 316L 탄화물 침전 저항성이 316보다 좋아 위 온도 범위 사용 가능.

열처리

1850~2050°C 범위에서 어닐링, 급속 어닐링, 급속 냉각. 316 과열로 경화 불가.

용접

316 용접성 양호. 모든 표준 용접법 사용 가능. 용도에 따라 316Cb, 316L, 309Cb 용접봉/전극 사용. 최적 내식성 위해 316 용접부 용접 후 어닐링 필요. 316L 사용 시 용접 후 어닐링 불필요.

기계적 성질

모든 강 중 오스테나이트계 스테인리스강 항복점 최저. 기계적 성질 고려 시 밸브 로드 최적 소재 아님(일정 강도 확보 위해 로드 직경 증가 필요). 항복점 열처리로 개선 불가, 냉간 가공으로 개선 가능. 자성

오스테나이트계 스테인리스강 광범위 적용으로 모든 스테인리스강 무자성 오해 유발. 오스테나이트계는 기본적으로 무자성(담금질 단조강 해당). 하지만 304 냉간 가공 시 약간 자성 생김. 주강 100% 오스테나이트면 무자성. 저탄소형 스테인리스강

오스테나이트계 내식성은 금속 표면 산화크롬 보호층에서 옴. 소재 450~900°C 고온 가열 시 구조 변화, 결정계 가장자리에 크롬 카바이드 생성. 산화크롬 보호층 결정계 가장자리 형성 못 해 내식성 저하. 이를 '입계 부식(Intergranular Corrosion)'이라 함.

304L, 316L은 이 부식 저항 위해 개발. 저탄소로 크롬 카바이드 생성 안 해 입계 부식 발생 안 함.

고염소 환경에서 이 민감도도 높음. 비저탄소 소재가 더 부식되기 쉽다는 뜻 아님에 유의.