스테인리스 강의 내식성 이해하기

스테인리스 강은 탄소강과 저합금 공구강이 부식될 많은 환경에서 내식성으로 알려져 있습니다. (배경 자료: 스테인리스 강 소개.) 내식성은 강철 표면에 있는 매우 얇은(약 5나노미터) 산화층의 결과입니다. 이 산화층은 부식성 환경에서 표면을 전기화학적으로 수동적으로 만들기 때문에 수동층(passive layer)이라고 불립니다.

수동층은 스테인리스 강에 첨가된 크롬 때문에 형성됩니다. 수동층이 형성되려면 스테인리스 강에 최소 10.5%의 크롬이 있어야 합니다. 크롬이 더 많이 첨가될수록 수동층은 더 안정해지고 내식성은 더 좋아집니다. (크롬에 대한 자세한 내용은: 입계 부식에서 크롬의 역할.) 니켈, 망간, 몰리브덴과 같은 다른 원소를 첨가하여 스테인리스 강의 내식성을 향상시킬 수 있습니다.

수동층의 형성과 유지를 위한 또 다른 요구 사항은 강철 표면이 산소에 노출되어야 한다는 것입니다. 강철이 대담하게 노출되고 표면이 퇴적물 없이 유지될 때 내식성이 가장 큽니다. 수동 피막의 복원을 허용하지 않는 조건에서 수동성이 파괴되면 스테인리스 강은 탄소강이나 저합금강처럼 부식됩니다. 예를 들어, 표면의 일부를 덮는 것(예: 바이오파울링, 도장, 개스킷 설치)은 덮인 영역 아래에 산소 고갈 영역을 생성합니다. 산소 고갈 영역은 잘 통기된 대담하게 노출된 표면에 비해 양극적이어서 덮인 영역의 부식을 초래할 수 있습니다.

304 스테인리스 강의 점식 부식.

특정 상황에서는 잘 노출된 스테인리스 강 표면의 국부적인 지점에서 수동층이 파괴될 수 있습니다. 이 경우 금속은 국부적인 지점에서 부식될 수 있습니다. 이를 점식 부식이라고 합니다. 점식 부식의 일반적인 원인 중 하나는 염화물을 포함하는 수계 환경에 노출되는 것입니다. 예로는 해안 대기, 빗물과 결합된 도로 소금, 심지어 염화물 수치가 높은 수돗물이 있습니다.

304 스테인리스 강의 입계 부식.

스테인리스 강 부품이나 구조물의 제작 과정에서 내식성이 저하될 수 있습니다. 이는 오스테나이트 스테인리스 강(예: 304 등급)이 약 화씨 797도(섭씨 425도)에서 화씨 1598도(섭씨 870도) 사이의 온도에 노출될 때 발생합니다. 노출 시간이 너무 길면 금속의 결정립 경계 근처 영역이 내식성을 잃고 부식성 환경에 노출될 때 우선적으로 공격받을 수 있습니다. 결정립이 빠져나가고 금속은 강도를 잃습니다. 이 미세 구조 변화로 인한 내식성 증가 민감도를 민감화(sensitization)라고 합니다.