관련 사이트: https://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/iss/kap_9/articles/stainless_steel.pdf
목차
1. 서론
1) 스텐레스의 사용 2) 스텐레스의 기원
2. 스텐레스의 종류와 등급
1) 합금 원소의 영향
3. 부식과 부식 특성
1) 부동태 2) 수성 부식
(1) 일반 부식 (2) 홈과 틈새 부식 (3) 응력 부식 균열 (4) 입계 부식(입자간 부식) (5) 갈바닉 부식
3) 고온 부식 (1) 산화 (2) 유황 공격 (3) 카본 픽업(침탄) (4) 질소 픽업(질화)
4. 기계적 특성
1) 실내 온도 특성 2) 냉기의 영향 3) 인성 4) 피로 특성 5) 고온 기계적 특성
5. 침전과 취성
1) 475℃ 취성 2) 침전과 질화물 침전 3) 금속간 단계
6. 물리적 특성
7. 스텐레스 강의 물성 관계
1) 마르텐사이트 및 마르텐사이트-오스테나이트 강 2) 페라이트 강 3) 페라이트-오스테나이트(듀플렉스) 강 4) 오스테나이트 강
1. 서론
철과 그리고 가장 일반적인 합금, 철은 부식의 관점에서 볼 때 공기 중에 녹슬며 산에 부식되고, 더운 대기에서 부식되기 때문에 상대적으로 열악한 재료입니다. 그럼에도 불구하고 철계 합금 그룹이 있는데, 해수에 녹슬지 않는 스텐레스 강으로 알려진 철-크롬-니켈 합금은 농축된 산에 내성을 지니고, 최대 1100℃의 온도에서 마모되지 않습니다.
스텐레스 강재에 우수한 성능을 부여하고, 설계자에게 없어서는 안될 도구로 만드는 것은 좋은 기계적 성질 및 제조 특성과 함께 고유한 보편적인 유용성입니다. 스텐레스 강은 카본 스틸에 비해 사용량이 적지만 건축용 강과는 달리 꾸준한 성장을 보입니다. 그룹에서 스텐레스 강은 아마도 구조용 강철보다 이질적이고, 그 특성은 설계자에게 상대적으로 익숙하지 않은 경우가 많습니다. 어떤 면에서 스텐레스 강은 탐험되지 않은 세계이지만, 이러한 재료를 활용하려면 기본 특성에 대한 이해가 높아야 합니다.
다음 장에서는 “스텐레스 세계”의 전반적인 그림과, 그것이 제공할 수 있는 내용을 설명합니다.
1) 스텐레스의 사용
철강은 의심할 여지없이 건축자재 산업을 지배합니다.
1980년대 중반 다양한 재료의 세계소비
연간 세계 철강 생산량은 약 4억 톤이며, 이 중 약 2%는 스텐레스입니다. 스텐레스 강재의 사용 및 생산은 산업화된 서구 국가 및 일본이 완전히 지배합니다. 철강 사용은 1975년 이후 일반적으로 정체되었지만. 스텐레스 강에 대한 수요는 여전히 연간 약 3~5% 증가합니다.
서유럽에서 1950~1994 철강 생산
스텐레스 강의 주된 제품 형태는 냉간 압연 시트입니다. 다른 제품은 냉간 압연 시트 총량의 1/3 이하를 개별적으로 형성합니다.
스텐레스 강의 사용법은 다음과 같은 몇 가지 주요 영역에 의해 지배됩니다. 소비재 제품, 석유 및 가스 산업을 위한 장비, 화학 공정 산업 및 식품 및 음료 산업 등 아래의 표에서는 스텐레스 강의 사용이 다양한 용도로 어떻게 분리되는지 보여줍니다.
산업화된 세계에서 스테인리스 스틸을 사용하여 다양한 제품 형태와 용도 종류
가장 널리 사용되는 스텐레스 강은 오스테나이트 18/9 유형 강, 즉 AISI 304 및 304L이며, 이는 스텐레스 스틸의 전 세계 생산량의 50% 이상을 차지합니다. 그 다음으로 널리 사용되는 등급은 AISI 410과 같은 페라이트 강이며, 그 뒤에는 몰리브덴 합금 오스테나이트 강재 AISI 316/316L입니다. 이 등급은 함께 스텐레스 강의 총 톤수의 80% 이상을 차지합니다.
2) 스텐레스강의 기원
스텐레스강 개발의 관점을 얻기 위해서는 세기의 시작을 되돌아보는 것이 적절합니다. 스텐레스강은 실제로 그것보다 더 오래되지 않습니다. 약 1910년에 전 세계 여러 곳에서 재료 문제에 관한 연구가 진행되어 왔으며, 스텐레스 강의 발견과 개발로 이어졌을 것입니다.
영국의 셰필드(Sheffield)에서 H. Brearly는 연마성 마모에 내성이 강한 대형 총용 몸통에 새로운 재료를 개발하려고 시도했습니다. 크롬은 조사된 합금 원소 중 하나였으며, 크롬 함량의 높은 재료는 에칭을 하지 않을 것이라고 언급했습니다. 이 발견은 9~16%의 크롬과 0.70% 미만의 탄소를 함유한 철강에 대한 특허로 이어집니다. 첫 번째 스텐레스 스틸이 탄생했습니다.
이 스텐레스 강재에 대한 첫 번째 적용 사례는 스텐레스 수저로 이전에 사용된 탄소강이 새로운 스텐레스로 대체되었습니다.
대략 같은 시간에 독일 Essen에서 열전대 및 고온계용 보호 튜브에 적합한 재료를 찾기 위해 작업했습니다.조사된 철계 합금에는 크롬 함량이 높은 철-크롬-니켈 합금이 있습니다. 20% 크롬을 함유한 합금의 시편은실험실에 오래 방치한 후에도 녹슬지 않는 것으로 밝혀졌습니다. 이 발견은 0.25% 탄소, 20% 크롬 및 7% 니켈을 포함하는 강철의 개발로 이어집니다. 이것은 최초의 오스테나이트 스텐레스 강입니다.
영국과 독일에서의 작업과 병행하여, 미국 나이아가라 폭포에서 F.M. Becket는 1200℃까지의 온도에서 작동하는 푸셔형 로(pusher type furnace)의 값싸고 스케일 방지 소재를 찾기 위해 노력했습니다. 그는 산화 또는 스케일링에 대한 내성을 얻기 위해 적어도 크롬 20%가 필요하다는 것을 발견했습니다. 이것이 내열성 개발의 출발점입니다.
그러나 제2차 세계대전이 끝날 때까지는 공정 야금의 개발이 현대 스텐레스 강재의 성장과 광범위한 사용으로 이어집니다.
