스텐레스 스틸은 오염되지 않은 대기에서 녹의 형성을 방지하는 데 필요한 최소 약 12%의 Cr(크롬)을 함유하는 철계 합금입니다. 일부 스텐레스 스틸은 30% 이상의 Cr 또는 50% 미만의 철을 함유합니다. 그들은 눈에 보이지 않고 밀착성이 높은 크롬이 풍부한 산화막을 형성함으로써 스텐레스 특성을 얻습니다. 이 산화물은 산소가 있을 때 형성되고 치유됩니다.
특정한 특성을 향상시키기 위해 추가된 다른 요소에는 니켈, 망간, 몰리브덴, 구리, 티타늄, 실리콘, 니오브, 알루미늄, 황 및 셀레늄 등이 포함됩니다. 탄소는 일반적으로 특정 등급에서 0.03% 미만에서 1.0% 초과 범위의 양으로 존재합니다.
스텐레스 스틸 제품군의 구성 및 특성과 연관된 내용을 나타냅니다.
1. 스테인리스(스텐레스) 스틸의 생산
일정한 유형의 특정 제한 사항이 있는 경우, 스텐레스 스틸은 통상적인 방법으로 성형 및 제조 될 수 있습니다. 이들은 주조, 분말 야금(P/M) 및 가공된 형태로 생산됩니다. 사용 가능한 단조 제품 형태로는 플레이트, 시트, 스트립, 호일, 바, 와이어, 반제품(블룸, 빌릿 및 슬라브) 및 파이프 및 관이 있습니다. 냉연 제품(시트, 스트립 및 플레이트)은 스텐레스 스틸 제품의 60% 이상을 차지합니다.
그림2 스텐레스 스틸 제조 공정
그림2는 다양한 단조 스텐레스 스틸 제품을 만들기 위해 가장 일반적으로 사용되는 밀 공정 (mill processes)을 보여줍니다. 스텐레스 스틸의 생산 공정은 전기 아크로(EAF, electric-arc furnance)에서 스크랩과 철 합금의 용해와 함께 탄소 함량을 조정하고 불순물을 제거하기 위한 아르곤 산소 탈탄(AOD, argon oxygen decarburization)으로 정제하는 2단계 공정입니다.
대안적인 용융 및 정제 단계는 진공 유도 용융, 진공 아크재 용해, 일렉트로 슬래그 용해 및 전자 빔 용융을 포함합니다. 그러나 스텐레스 스틸의 용융 및 정제는 EAF/AOD 처리 경로에 의해 가장 빈번하 게 수행됩니다. 사실 미국에서 생산되는 모든 스텐레스 스틸의 약 90%가 EAF 용융에 이어 AOD로 처리됩니다.
기본 압연기 생산의 최종 단계에서(시트, 스트립, 플레이트 및 바), 이러한 형태를 특정 크기와 공차로 가져 오면, 재료는 후속 냉간 압연 공정, 어닐링 및 수정을 하거나, 하지 않고 고온 공정을 거칩니다. 와이어와 튜브의 경우 다른 압연 형태를 생산하려면 추가 단계가 필요합니다.
2. 스텐레스 스틸의 응용 분야
스텐레스 스틸은 다양한 용도로 사용됩니다. 대부분 구조용 응용 분야는 아래의 표와 같이 스텐레스 스틸 제품 시장의 1/3 이상을 차지하는 화학 및 전력 엔지니어링 산업에서 발생합니다.
이러한 응용 분야는 원자로 용기, 열교환기, 석유 산업관, 화학 가공 및 펄프 및 종이 산업을 위한 구성 요소, 화로 부품 및 화석연료 발전소에 사용되는 보일러를 포함하여 매우 다양한 용도로 사용됩니다. 스테인리스(스텐레스) 스틸 제품의 주요 적용 분야의 상대적 중요성은 다음과 같습니다. 이러한 응용 중 일부는 높은 온도 또는 극저온에 노출되는 것을 포함합니다. 오스테나이트계 스테인리스(스텐레스) 스틸은 어느 유형에도 적합합니다.
3. 단조 스텐레스 스틸의 명칭
미국에서 가공된 스텐레스 스틸은 일반적으로 미국 철강협회(AISI)의 번호 시스템인 UNS에 의해 합금의 독점 이름으로 지정됩니다. 또한 지정 시스템은 주요 산업 국가의 대부분에 의해 설립되었습니다. 미국에서 사용되는 두 가지 제도적 번호 체계 중 AISI는 오래되고 널리 사용됩니다. 대부분의 등급은 3자리 숫자로 지정됩니다.
200시리즈와 300시리즈는 일반적으로 오스테나이트계 스텐레스 스틸이며, 400시리즈는 페라이트계 또는 마르텐사이트계입니다. 일부 등급은 구성의 특정 수정을 나타내는 한 문자 또는 두 분자로 된 접미사가 있습니다.
UNS 시스템은 최근에 개발된 모든 스텐레스 스틸을 통합하기 때문에 AISI보다 상당히 많은 수의 스텐레스 스틸을 표시합니다. 스텐레스 스틸에 대한 UNS 지정은 문자 S와 5자리 숫자로 구성됩니다. AISI 지정이 있는 합금의 경우, UNS 지정의 처음 세 자리는 대개 AISI 번호와 일치합니다. 마지막 두 자리 숫자가 00일 때, 숫자는 기본 AISI 등급을 지정합니다. 기본 등급의 변경은 0 이외의 두 자리 숫자를 사용합니다. 50% 미만의 철을 함유하는 스텐레스 스틸의 경우, UNS 지정은 문자 N(니켈계 합금의 경우)과 5자리 숫자로 구성됩니다.
4. 주조 스텐레스 스틸의 명칭
주조 스텐레스 스틸은 미국 철강협회의 고합금 제품 그룹의 지정 시스템을 사용하여 조성을 기준으로 지정됩니다. 지정의 첫 문자는 합금이 주로 액체 부식 체계(C) 또는 고온 체계(H)용인지 여부를 나타냅니다. 두 번째 글자는 합금의 공칭 크롬–니켈 유형을 나타냅니다.
ACI 표준 등급의 내열성 및 내부식성 철강 주물의 크롬 및 니켈 함유량
니켈 함량이 증가함에 따라 지정의 두 번째 문자가 변경됩니다. 처음 두 글자 다음의 숫자는 합금의 최대 탄소 함량(백분율×100)을 나타냅니다. 마지막으로, 추가 합금 원소가 존재하는 경우, 하나 이상의 문자를 접미어로 추가하여 표시합니다. 따라서, CF-8M의 명칭은 19Cr-9Ni[그림3] 유형의 부식 방지 체계(C)용 합금을 지칭하며, 최대 탄소 함량은 0.08%이며 몰리브덴(M)을 함유합니다.
