[철강산업] 스테인리스스틸, 스테인리스강이란? 의미, 특징, 크롬과 니켈 역할!

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안녕하세요 
정리남입니다. 
 
오늘은 스테인리스틸, 스테인리스강이란 무엇인지에 대해 알아볼께요.

 
 

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■ [산업과 기술에 대한 이해] - 철과 철강의 차이 싹 정리했다! (철강산업, 철의 종류, 철스크랩 등) 

 
 

 

스테인리스강, 스테인리스스틸이란?

스테인리스강(=Stainless Steel=스테인리스스틸, STS)은 '철'의 최대 약점인 '부식'에 잘 견딜 수 있도록 만들어진 금속을 해당합니다. 부식에 잘 견딜수 있는 성질을 '내식성', 혹은 '내부식성', '부동태' 정도로 이야기 하는것 같습니다. 스테인리스강이 유독 내부식성을 가지고 있는 이유는 바로 표면에 부식을 견딜 수있는 보호막을 형성하고 있기 때문인데요 이러한 보호막을 '부동태 피막'이라고 합니다. 처음부터 용어가 조금 어렵네요 
 
 
[정리]
- 스테인리스강 : 표면에 부식에 잘 견딜 수 있 보호막(=피막)이 형성되어 있는 금속
- 내식성, 내부식성 : 금속이 부식에 잘 견딜 수 있는 성질
- 부동태 피막 : 부식에 잘 견딜 수 있도록 하기 위해 금속 표면에 형성한 보호막 
 
 
아! 먼저 스테인리스강이 무엇인지를 모르시는 분들이 계실 수도 있을것 같아요. 이러한 분들은 아래 이전 포스팅 참고 하시면 될것 같고요, 여기에서는 간략하만 짚고 넘어갈께요. 
 

참고 : [산업과 기술에 대한 이해] - 철과 철강의 차이 싹 정리했다! (철강산업, 철의 종류, 철스크랩 등)

철과 철강의 차이 싹 정리했다! (철강산업, 철의 종류, 철스크랩 등)

 
 
 
 
다시 돌아와서.
스테인리스란, Stain + Less 라하여 녹이 슬기 어렵다는 뜻을 지닙니다. 그리고 '강'이란 철강할때 '강'을 말하는데요 쉽게 말해 철의 한 종류라고 보면되요. 광산에서 철광석을 캐면 철(Fe)이외에 탄소, 규소, 등 다양한 불순물 원자들이 포함되어 있는데요, 철을 뽑아 낼때에는 철광석을 용광로에 녹여 철 이외의 불필요한 불순물을 제거하여 만듭니다.
 
 
그런데 여기에서 철 이외에 포함된 원소중 탄소의 함량에 따라 철을 구분하거든요. 탄소함량이 굉장히 적은 약 0.035%이하의 철을 순철. 1.7%이상의 상대적으로 높은 함량의 탄소가 함유된 철을 선철. 그리고 이 선철에서 탄소 함량을 조금 낮춘 0.035% ~ 1.7% 사이의 함량으로 개량한 철을 바로 강철이라하고요. 이 강철이 바로 '강', 영어로는 Steel 이라 합니다. 
 
 
탄소는 많이 들어갈 수록 단단한 성질이 크고 반면 늘어나는 성질이 약해 가공성이 약해지거든요. 그래서 탄소가 적당량 들어간 이 강철, '강'이 가공성은 우수하면서도 단단한 그러한 성질을 가진 철의 한 종류라고 알고 계시면 될것 같습니다. 
그래서 스테인리스 스틸(=스테인리스강)이란, '강'을 녹슬기 어렵게 하기 위해 '크롬'이라는 원소를 첨가해서 잘 부식되지 않는 부동태피막을 형성도록 개량한 철을 의미합니다.
 
 
[정리]
- 스테리스강 = 스테인리스스틸, 스틸=강과 같은 의미. 강은 철의 한 종류인 '강철'의 의미
- 강철은 철에서 탄소의 함량이 0.035% - 1.7%인 것에 해당. 가공성이 좋고 경도가 좋아 산업용으로 사용하기에 좋음
- 스테인리스랑 녹이 슬기 어렵다는 의미. (Stain + less)
- 스테인리스 강이란, 내식성을 좋게 하기 위해 강에 크롬이라는 원소를 첨가하여 부식을 방지시키는 피막, 즉 부동태피막을 형성한 것.
   결국 부식에 좋고 각종 산업에서 사용하기 좋게 하기 위해 개량한 합금이 바로 스테인리스 강. 

※ 합금이란 : 금속의 성질을 개선하기 위하여 다른 원소를 한 가지 이상 첨가하여 만든 금속

 
 

 
 
 

스테인리스스틸에 첨가되는 다양한 금속 원소

1. 스테인리스강에서 '크롬' 의 역할과 기능

스테인리스강은, 크롬이라는 금속원소를 첨가한 합금입니다. 합금성분인 크롬은 원소번소 24번, Cr로 표기를 하는데요, 이러한 크롬이 추가되면 부동태피막을 형성해서 더이상의 산화를 방지할 수 있다고 하네요. 내부식성을 좋게하기 위해 만든 합금이 바로 스테인리스 강이라고 말씀드렸죠? 내부식성을 위해서는 결국 크롬이란 금속원소가 필수이기 때문에 스테인리스강을 만드는 기본원소 중 하나가 됩니다. 
 
크롬의 함량이 증가할 수록 내식성이 향상되기 때문에 사용되는 환경에 따라 스테인리스강에 포함된 크롬의 량을 달리하면 되는데요 기본적으로 부동태피막 형성을 위해서는 약 12%의 크롬을 포함시켜야 한다고 합니다. 
 
 
[정리]
- 스테인리스강에서 합금 성분인 크롬은 부동태피막을 형성하여 내부식성을 높여줌.  스테인리스강의 기본원소에 해당
- 부동태피막 형성을 위해서는 크롬 약 12%이상을 포함시켜야함.
 
 
 

2. 스테인리스강에서 '니켈'의 역할과 기능

스테인리스강에는 크롬이외에도 니켈이라는 금속원소가 포함될 수 있습니다. 여기에서 니켈은 원소기호로 Ni이고요 니켈이 포함되면 스테인리스스틸이 갖는 금속 구조의 안정성을 높이고(=오스테나이트 상의 촉진), 가공성과 충격인성을 증대시켜 용접성에 좋아지고 크롬과 마찬가지로 내부식성을 향상 시킨다고 해요. 여기에서 오스테나이트가 무엇인지는 다음 포스팅에서 다룰 예정이니 일단 금속 구조를 안정화시킨다' 정도로 이해하고 스킵하시길 바라고요. 
충격인성이란 재료를 외부에서 잡아당기거나 누를때 갈라지거나 늘어나지 않고 견디는 성질을 의미합니다. 이러한 니켈 역시 크롬과 함께 스테인리스 강에서 아주 중요한 역할을 하는 것으로 스테인리스강을 이루는 '기존원소'에 해당합니다. 
 
이 밖에도 스테인리스 강에 첨가되는 원소에는 질소, 몰리브데늄, 티타늄, 나이오븀 등이 있고 이에 따라 금속의 성질이 달라집니다. 그 역할은 아래를 참고 부탁드립니다.
 
 
[정리]
- 스테인리스강에서 합금 성분인 니켈은 오스테나이트 상을 촉진시키고 가공성과 충격인성을 증대시켜 용접성을 개선시킴.
- 니켈 역시 크롬과 마찬가지로 내부식성을 향상시키며 스테인리스스틸의 기본원소에 해당
 
 

 

 

출처 : 가더스산업 홈페이지, http://www.godus.co.kr/page/s103_1

 
 
 

스테인리스강의 용도

스테인리스강은 다양하고 광범위한 산업 내에서 사용되고 특히 청결, 위상과 같은 키워드와 함께 하는 금속 소재입니다. 이에 따라 '철강산의 꽃'이라 표현하기도 합니다.
 
스테인리스강이 쓰이는 곳은 냄비, 숟거락, 젓가락 등 위생이 중요한 주방기기, 건축자재, 화학설비, 자동차 내연기관의 배기, 수소연료전지의 분리판, 산업용 기계, 에너지 플랜트에 사용되는 물탱크나 담수화 설비, 건축외장재, 의료기기 등 여러 산업에서 쓰입니다. 
 
 
 
 

스테인리스스틸, 스테인리스강 정리

 

오늘은 스테인리스스틸이 무엇인지에 대해 기본적인 개념에 대해서만 알아봤습니다. 하지만 이러한 스테인리스스틸은 합금의 성분과 금속조직의 특성에 따라 또 여러가지 종류로 구분해볼 수 있습니다. 그래서 다음 포스팅에서는 이러한 부분을 한번 정리해 보겠습니다. 
 
- 스테인리스강 : 표면에 부식에 잘 견딜 수 있 보호막(=피막)이 형성되어 있는 금속
- 내식성, 내부식성 : 금속이 부식에 잘 견딜 수 있는 성질
- 부동태 피막 : 부식에 잘 견딜 수 있도록 하기 위해 금속 표면에 형성한 보호막 
- 스테리스강 = 스테인리스스틸, 스틸=강과 같은 의미. 강은 철의 한 종류인 '강철'의 의미
- 강철은 철에서 탄소의 함량이 0.035% - 1.7%인 것에 해당. 가공성이 좋고 경도가 좋아 산업용으로 사용하기에 좋음
- 스테인리스랑 녹이 슬기 어렵다는 의미. (Stain + less)
- 스테인리스 강이란, 내식성을 좋게 하기 위해 강에 크롬이라는 원소를 첨가하여 부식을 방지시키는 피막, 즉 부동태피막을 형성한 것.
   결국 부식에 좋고 각종 산업에서 사용하기 좋게 하기 위해 개량한 합금이 바로 스테인리스 강. 
- 스테인리스강에서 합금 성분인 크롬은 부동태피막을 형성하여 내부식성을 높여줌.  스테인리스강의 기본원소에 해당
- 부동태피막 형성을 위해서는 크롬 약 12%이상을 포함시켜야함.
- 스테인리스강에서 합금 성분인 니켈은 오스테나이트 상을 촉진시키고 가공성과 충격인성을 증대시켜 용접성을 개선시킴.
- 니켈 역시 크롬과 마찬가지로 내부식성을 향상시키며 스테인리스스틸의 기본원소에 해당
 
 
 

**유의사항**

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출처

 

1. https://newsroom.posco.com/kr/%EC%8A%A4%ED%85%8C%EC%9D%B8%EB%A6%AC%EC%8A%A4-%EC%8A%A4%ED%8B%B8%EC%9D%98-%EB%8B%A4%EC%96%91%ED%95%9C-%EC%A2%85%EB%A5%98%EC%99%80-%EC%82%AC%EC%9A%A9-%EB%B6%84%EC%95%BC%EB%8A%94/
 
2. https://newsroom.posco.com/kr/%EC%9A%B0%EB%A6%AC-%EB%AA%B8-%EB%8B%BF%EB%8A%94-%EA%B7%B8-%EC%96%B4%EB%94%94%EC%97%90%EB%82%98-%EC%8A%A4%ED%85%8C%EC%9D%B8%EB%A6%AC%EC%8A%A4-%EC%8A%A4%ED%8B%B8/
 
3. https://mechengineering.tistory.com/122
 
4. https://m.blog.naver.com/hulimglobal/221425468942