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스텐레스 특징

일반특성

스테인리스강의 특성으로는 품질특성과 물리적 성질로 크게 분류할 수 있는데 품질특성으로는 내식성, 용접성, Creep강도, 성형가공성 등이 중요하며 이중에 가장 중요한 품질특성인 내식성은 일반 탄소강과는 달리 스테인리스강 표면에 부동태 산호피막이 형성되어 우수한 내식성을 보유하게 된다.
강종에 따른 내식성은 부식환경과 부식형태에 따라 다소 차이가 있지만, 일반적으로 오스테나이트계 강종의 내식성이 가장 우수하며, 페라이트계, 마르텐사이트계 순으로 내식성이 감소하게 된다.
화학발전 설비용은 고온에서 사용되는 경우 Creep강도가 중요한 품질특성 항목으로 오스테나이트계 스테인리스강은 결정구조가 면심입방격자(FCC)이기 때문에 체심입방격자(BCC)를 갖는 페라이트계 마르텐사이트계 스테인리스강 보다 600℃이상의 고온에서 Creep강도가 매우 우수하다. 그러나 상온에서부터 600℃까지는 마르텐사이트강종의 강도가 오히려 우수하다. 이것은 마르텐사이트강종이 소입에 의해 경화되기 때문이며 페라이트 강종과 오스테나이트 강종은 변태점이 없어 소입에 의해 경화되지 않는다.
오스테나이트 강종의 경우 냉간가공에 의해 경화되지만 가공에는 한계가 있으며, 가공경화가 증가할 수록 성형성은 불량해진다. 용접성에 있어서는 페라이트강종과 마르텐사이트계 강종이 오스테나이트 강종에 비해 매우 불량하다. 이것은 단시간내에 Cr계 스테인리스강을 950℃ 이상의 온도에 급속 가열하면 결정립이 현저하게 조대화되어 고온취화의 원인으로 작용하기 때문이다.
성형가공성은 오스테나이트강과 페라이트강이 거의 동등 수준이지만, 오스테나이트강은 페라이트강보다 가공경화성이 높기 때문에 심한 냉간 가공시 Strain누적과 마르텐사이트 변태 발생으로 강도가 증가하는 현상이 일어난다.

스테인레스 강종별특성

구 분 기 본 조 직
오스테나이트 페라이트 마르텐사이트
대표강종 STS 304 STS430 STS410
대표성분 18Cr-8Ni 18Cr 13Cr
품질특성 내 식 성
강 도
크 립 강 도
저온충격치 X
가 공 성
자 성 X
경 화 성 공경화성 소입경화성 입경화성
용 접 성 X
물리적성질 결정격자구조 면심입방격자(FCC) 체심입방격자(BCC) 체심입방격자(BCC)
열 전 도 도
475℃ 취성 X
δ 취 성 X
고 온 취 성 X
※우선순위 : ●>○>△>X
JIS(SUS) 조 성 특성 및 용도 유사규격
UNS DIN
201 17Cr-4.5Ni-6Mn-N Ni절약강종, 301대체강, 가공경화에 의한 자성, 철도차량용 S20100
202 18Cr-5Ni-8Mn-N Ni절약강종, 302대체강, 요리가구 S20200
301 17Cr-7Ni 냉간가공으로 고강도 확보, 철도차량, 벨트콘베어, 볼트, 너트 S30100 X12CrNi177
301L 17Cr-7Ni-LC,N 301대비 내입계부식성, 용접성 우수, 철도차량용 X2CrNi187
301J1 17Cr-7.5Ni-0.1C 304대비 굴곡가공성 우수, 가공경화는 304와 301중간, 주방용기, 건자재, 철도차량 X12CrNi177
302 8Cr-8Ni-0.1C 냉간가공으로 고강도 확보, 건축물 외장재용 S30200
302B 18Cr-8Ni-2.5Si-0.1C 302대비 내산화성 우수, 900℃이하는 310S와 내산화성, 강도동등, 자동차배기계, 공업로등 S30215
303 18Cr-8Ni-고S S쾌삭강, 볼트, 너트 및 정밀부품류 S30300 X10CrNiS139
303Se 18Cr-8Ni-Se Se쾌삭강, 볼트, 너트 및 정밀부품류 S30323
304 18Cr-8Ni 범용 STS강, 가정용품 및 식품, 화학설비등 S30400 X5CrNi1810
304L 18Cr-9Ni-LC 304대비 내입계부식성 우수, 용접후 비열처리 부품 S30403 X2CrNi1911
304N1 18Cr-8Ni-N 304에 N첨가, 연성저하 없이 강도향상으로 두께감소, 구조재용
304N2 18Cr-8Ni-N-Nb 304에 N,Nb 첨가로 304N1 특성과 유사,
304LN 18Cr-8Ni-N-LC 304에 N첨가, 304N1과 유사하나 내입계부식성 우수 2CrNiN1810
304J1 17Cr-7Ni-2Cu 304에 Cu첨가 냉간가공성 우수, 싱크, 온수탱크등
304J2 17Cr-7Ni-4Mn-2Cu 304대비 심가공, 성형성 우수
304J3 18Cr-8Ni-2Cu 304에 Cu첨가, 냉간가공성, 비자성 개선, 304와 XM7의 중간성분, 냉간가공용 볼트, 너트등.
305 18Cr-12Ni-0.1C 304대비 가공경화低, 인발, 냉간압조 전자부품용 S30500 X5CrNi1812
305J1 18Cr-13Ni-0.1C 305에 Cr, Ni량 조정하여 가공경화 저하 개선
309S 22Cr-12Ni 내식성 304대비 우수하며 내열강으로 사용 S30908
310S 25Cr-20Ni 309S 대비 내산화성 우수, 내열강으로 사용 S31008
316 18Cr-12Ni-2.5Mo 304대비 내공식성 우수, 해수분위기에 사용 S31600 X5CrNiMo17122
316L 18Cr-12Ni-2.5Mo-LC 316에 低C, 내입계부식성 우수 S31603 X2CrNiMo17132
316N 18Cr-12Ni-2.5Mo-N 연성저하없이 고강도로 두께감소, 고내식 구조재 S31651
316LN 18Cr-12Ni-2.5Mo-LC 316에 N첨가, 316N 특성과 유사, 내입계부식성 우수 X2CrNiMoN1712
316Ti 18Cr-12Ni-2.5Mo-Ti 316에 Ti첨가 내입계부식성 개선
316J1 18Cr-12Ni-2Mo-2Cu 316대비 내공식성 우수, 내산화용 재료
316J1L 18Cr-12Ni-2Mo-2Cu-LC 316J1에 低C, 내입계부식성 우수
317 18Cr-12Ni-3.5Mo 내공식성이 316대비 우수, 염료설비에 사용 S31700
317L 18Cr-12Ni-3.5Mo-LC 317에 저C, 내입계부식성 우수 S31703 X2CrNiMo1816
317LN 18Cr-13Ni-3.5Mo-N-LC 317L에 N첨가, 고강도, 고내식성 탱크, 용기류에 사용
317J1 18Cr-16Ni-5Mo 염소이온 함유하는 열교환기, 인산프렌트, 표백장치등
317J2 25Cr-14Ni-1Mo-0.3N 317대비 고Cr, 저Mo, N첨가로 고강도, 고내식성 향상
317J3L 21Cr-12Ni-2.5Mo-0.2N-LC 317대비 내공식성 우수, 공해처리기기
317J4L 22Cr-25Ni-6Mo-0.2N 317대비 내공식성우수, 제지공업, 해수열교환기등
317J5L 21Cr-24.5Ni-4.5Mo-1.5Cu-LC 내해수성이 우수하며 각종 해수사용기기에 사용
321 18Cr-9Ni-Ti Ti첨가 내입계부식성 향상 S32100 X6CrNiTi1810
347 18Cr-9Ni-Ti Nb첨가 내입계부식성 향상 S34700 X6CrNiNb1810
384 16Cr-18Ni 305대비 가공경화가 적고 심한 냉간압조, 성형부품에 사용 S38400
XM7 18Cr-9Ni-3.5Cu 304에 Cu첨가하여 냉간가공성 향상, 냉간압조용
XM15J1 18Cr-13Ni-4Si 304에 Ni, Si증가, 내응력부식성 향상 염소이온설비에 사용
329J1 25Cr-4.5Ni-2Mo 내산성, 내공식성이 우수, 고강도재로 배기탈황설비에 사용
329J3L 22Cr-5Ni-3Mo-N-LC 유화수소, 탄산가스, 염화물 설비, 정유관, 각종 화학장치용
329J4L 25Cr-6Ni-3Mo-N-LC 해수, 고농축염화물 설비, 내SCC성, 해수 열교환기, 염전설비
405 13Cr-Al 고온냉각시 현저하게 경화되지 않음, 터빈재, 소입용부품 S40500 6CrAl13
410L 13Cr-LC 410S대비 저C, 용접부 굽힘성, 고온내산화성 우수, 배기계등
429 16Cr 430의 용접성 개량강종 S42900
430 18Cr 대표강종, 건축내장재, 오일 버너부품, 가정용기구, 가전부품등 S43000 X6Cr17
430F 18Cr-高S S쾌삭강, 볼트, 너트 및 정밀부품류 S43020 X12CrMoS17
430LX 18Cr-Ti,Nb-LC 430에 Ti, Nb첨가, 가공성, 용접성 우수, 온수탱크, 위생기구등
430J1L 18Cr-0.5Cu-Nb-LC 내식성, 성형성, 용접성 개성, 자동차외장재, 배기가스재
434 18Cr-1Mo 430개량강종, 430대비 염분에 강함, 자동차외장용 S43400
436L 18Cr-1Mo-Ti,Nb,Zr-LC,N 434에 C,N저하, 안정화원소 첨가, 가공성, 용접성 향상, 건축내장재, 차량부품, 주방기구, 급탕, 급수기구등
436J1L 19Cr-0.5Mo-Nb-LC 내식성, 성형성, 용접성 개성, 주방, 건자재, 자동차외장재, 가전부품
444 19Cr-2Mo-Nb-LC,N 436L에 Mo첨가 고내식강, 저탕, 저수조, 태양열온수기, 열교환기
447J1 30Cr-2Mo-LC,N 고Cr-Mo재로 고내식강, 초산, 유산, 가성소다프렌트, 공해설비
XM27 26Cr-1Mo-LC,N 447J1과 유사, 내식성과 강자성을 필요로 하는 용도에 사용

스테인리스강의 물리적 성질

스테인리스강의 물리적 성질의 특징의 하나는 열전도율이 낮다는 것이고, 마르텐사이트계와 페라이트계는 탄소강의 약 1/2, 오스테나이트계는 약 1/3이다.
한편, 열팽창계수는 마르텐사이트계 및 페라이트계가 탄소강과 거의 동인한 수준이지만, 오스테나이트계는 탄소강의 1.5배정도 크다. 이 때문에 오스테나이트계 스테인레스강은 용접시에 변형이 크다. 또 오스테나이트계와 페라이트계 이종 용접이음부는 온도변화가 심한 환경에서 열응력이 발생에 의한 균열 등이 발생하기 쉽기 때문에 주의를 요한다.
특히 전기 저항치는 탄소강에 비해 매우 크고, 오스테나이트계에서는 약 5배에 이른다. 따라서 피복 아크 용접에서 대전류를 사용하면 봉 과열이 일어나기 쉽기 때문에 적정전류는 탄소강에 비해 상당히 낮게 관리해야 한다. 그러나 최근에는 피복제를 개량하여 탄소강의 경우와 동일한 높은 전류를 사용해도 봉과열에 의한 피복제 탈락 현상이 일어나지 않는 용접봉도 개발되어 있다.
마르텐사이트계 및 페라이트계 스테인레스강은 보통강과 마찬가지로 강자성을 갖는 자석에 붙지만, 오스테나이트계 스테인레스강은 통상 자성이 없고 자석에 붙지 않는다. 그러나 오스테나이트계 스테인레스강도 냉간가공 등에의해 마르텐사이트 변태가 일어나 자성을 띄게 된다. 또 용접금속에서 오스테나이트에 델타 페라이트(δ-ferrite)를 함유하는 경우에는, 델타 페라이트 조직의 함유량이 높을수록 강한 자성을 나타낸다.

대표적인 스테인레스강의 물리적 성질

종 류 강 종 물 리 적 성 질
비중 비전기 저항
μΩ.㎝
자 성 비열cal/g/℃
(0~100℃)
평 균 선 팽 창 계 수 10-6/℃ 열전도율
10-2
cal/cm/SEC℃
종탄성 계수
kgf/㎟
0~100℃ 0~316℃ 0~538℃ 0~649℃ 0~816℃ 100 500
탄소강 7.86 15 0.12 11.4 11.5 - - - 11.2 - 21.0
마르텐사이트 SUS410 7.75 57 0.11 9.9 10.1 11.5 11.7 - 5.95 6.86 20.4
SUS431 7.75 72 0.11 11.7 12.1 - - - 4.84 - 20.4
페라이트 SUS405 7.75 60 0.11 - - - - - 6.45 - 20.4
SUS430 7.70 60 0.11 10.4 11.0 11.3 11.9 12.4 6.24 6.28 20.4
오스테 나이트 SUS301 7.93 72 0.12 16.9 17.1 18.7 18.7 - 3.89 5.13 19.7
SUS304 7.93 72 0.12 17.3 17.8 18.7 18.7 - 3.89 5.13 19.7
SUS321 7.93 72 0.12 16.7 17.1 19.3 19.3 20.2 3.81 5.29 19.7
SUS347 7.98 73 0.12 16.7 17.1 19.1 19.1 20.0 3.81 5.29 19.7
SUS316 7.98 74 0.12 16.0 16.2 18.5 18.5 20.0 3.89 5.13 19.7
SUS309S 7.98 78 0.12 14.9 16.7 18.0 18.0 - 3.39 4.46 20.4
SUS310S 7.98 78 0.12 14.4 16.2 17.5 17.5 - 3.39 4.46 20.4

스테인리스강의 기계적 성질

스테인레스강의 기계적 성질은 금속조직과 밀접한 관계가 있고, 각각 고유의 특징을 갖는다.
마르텐사이트계 스테인레스강은 저합금강과 마찬가지로 소입경화성이 있고, 적정한 열처리 조건을 선정하면 다양한 기계적 성질을 얻을 수 있다. 소둔상태에서는 강도, 경도 모두 낮고, 연성, 인성이 양호하지만, 950~100℃에서 급냉한 소입상태에서는 경화하여 인장강도가 증대하지만, 연성, 인성이 저하한다.
페라이트계 스테인레스강은 변태점이 없고, 소입경화성도 없다. 800℃에서 급냉한 소둔상태에서 최대의 연성이 얻어진다. 기계적 성질은 연강과 유사하지만, 일반적으로 고 Cr강이 되는 쪽의 충격 흡수에너지가 저하하게 된다.
한편, 페라이트계 스테인레스강의 기계적 성질은 C+N 함유량의 영향이 크다. C+N 함유량이 적은 쪽이 강도가 낮고, 연성이 양호해진다. 최근에는 정련기술의 진보에 따라 C+N 함유량을 0.01% 정도로 낮춘 고순강이 개발되었고, 이들은 우수한 인성을 보유한다.

오스테나이트계 스테일레스강은 넓은 온도범위에 걸쳐 높은 인장강도와 양호한 연성, 인성을 나타내지만, 항복강도가 낮고, 항복비(항복강도/인장강도)도 작기 때문에 냉간가공이 용이하다. 그러나 냉간가공에 의해 경화하기가 쉽고, 특히 Ni 함유량이 작은 강종에서는 가공유기 마르텐사이트 변태가 일어나 현저히 가공경화한다. 오스테나이트계 스테인레스강은 다른 스테인레스강에 비해 충격특성이 극히 우수할 뿐 아니라, 통상 페라이트강에서 나타나는 천이영역도 없다. 또 극저온에서도 높은 흡수에너지를 얻을 수 있기 때문에 오스테나이트계 스테인레스강은 LNG나 산소, 질소, 아르곤 등과 같은 액화 가스 저장탱크용 재료로서도 사용되고 있다.

대표적인 스테인레스강의 상온 기계적 성질

종 류 강 종 상 태 기 계 적 성 질
0.2% 내력
Kgf/㎟
(N/㎟)
인장강도
Kgf/㎟
(N/㎟)
연신율 % 단면감소율 % 경 도 Izod 흡수에너지
ft-lbs
Hb HRB
마르텐사이트계 SUS410 소 둔 27(265) 49(481) 20~35 - 135-160 - 80-110
소 입 105(1030) 141(1383) 10~15 - 380-415 - 20-45
소입-소둔 98(961) 130(1275) 15 - 360-380 - 20-45
SUS431 소 둔 63 (618) 74(726) 20~30 - 220-240 - 50-80
소 입 130(1275) 141(1383) 10~17 - 400-440 - 30-60
소입-소둔 102(1000) 137(1344) 17 - 370-400 - 30-60
페라이트계 SUS405 소 둔 32(314) 53(520) 30 65 156 82 -
SUS430 소 둔 32(314) 53(520) 30 65 156 82 15-50
오스테나이트계 SUS301 고용화 열처리 28(275) 74(726) 55 70 167 85 100-120
SUS304 고용화 열처리 25(245) 60(588) 60 70 149 80 100-129
SUS304L 고용화 열처리 20(196) 56(549) 60 70 146 78 100-120
SUS304N 고용화 열처리 49(481) 83(814) 50 65 - - -
SUS321 고용화 열처리 25(245) 60(588) 55 65 149 80 95-120
SUS347 고용화 열처리 25(245) 63(618) 50 65 159 83 95-120
SUS316 고용화 열처리 23(226) 56(549) 55 70 149 78 95-120
SUS316L 고용화 열처리 21(206) 56(549) 55 70 149 78 95-120
SUS309S 고용화 열처리 28(275) 63(618) 50 65 159 83 100-120
SUS310S 고용화 열처리 28(275) 67(657) 47 65 183 89 100-115

스테인레스 대표강종의 화학성분

American AISI Type No % Cr Chromium % Ni Nickel % Cr Carbon % Mn Manganese % Si Silicon % Other :
N Nitrogen : Mo Molybdenum /
Ti Titanium : Se Selinium /
Nb Niobium : S Sulphur
201 16-18 3.5-5.5 ≤ 0.15 5.5-7.5 ≤ 1 ≤ N 0.25
202 17-19 4-6 ≤ 0.15 7.5-10 ≤ 1 ≤ N 0.25
301 16-18 6-8 ≤ 0.15 ≤ 2 ≤ 1 -
302 17-19 8-10 ≤ 0.15 ≤ 2 ≤ 1 -
302B 17-19 8-10 ≤ 0.15 ≤ 2 2-3 -
303 17-19 8-10 ≤ 0.15 ≤ 2 ≤ 1 ≥ S 0.15
303Se 17-19 8-10 ≤ 0.15 ≤ 2 ≤ 1 ≥ Se 0.15
304 18-20 8-12 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 -
304L 18-20 8-12 ≤ 0.03 ≤ 2 ≤ 1 -
305 17-19 10-13 ≤ 0.12 ≤ 2 ≤ 1 -
308 19-21 10-12 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 -
309 22-24 12-15 ≤ 0.20 ≤ 2 ≤ 1 -
309S 22-24 12-15 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 -
310 24-26 19-22 ≤ 0.25 ≤ 2 ≤ 1.5 -
310S 24-26 19-22 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1.5 -
314 23-26 19-22 ≤ 0.25 ≤ 2 1.5-3 -
316 16-18 10-14 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 Mo 2-3
316L 16-18 10-14 ≤ 0.03 ≤ 2 ≤ 1 Mo 2-3
317 18-20 11-15 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 Mo 2-3
321 17-19 9-12 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 ≥ Ti (5 X C)
347 17-19 9-13 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 ≥ Nb + Ta (10 X C)
348 17-19 9-13 ≤ 0.08 ≤ 2 ≤ 1 ≤ Ta 0.1 & ≤ Co 0.2
403 11.5-13 - ≤ 0.15 ≤ 1 ≤ 0.5 -
405 11.5-14.5 - ≤ 0.08 ≤ 1 ≤ 1 Al 0.1-0.3
410 11.5-13.5 - ≤ 0.15 ≤ 1 ≤ 1 -
414 11.5-13.5 1.25-2.5 ≤ 0.15 ≤ 1 ≤ 1 -
416 12-14 - ≤ 0.15 ≤ 1.25 ≤ 1 ≥ S 0.15
416Se 12-14 - ≤ 0.15 ≤ 1.25 ≤ 1 ≥ S 0.15
420 12-14 - > 0.15 ≤ 1 ≤ 1 -
430 14-18 - ≤ 0.12 ≤ 1 ≤ 1 -
430F 14-18 - ≤ 0.12 ≤ 1.25 ≤ 1 ≥ S 0.15
430F Se 14-18 - ≤ 0.12 ≤ 1.25 ≤ 1 ≥ Se 0.15
431 15-17 1.25-2.5 ≤ 0.20 ≤ 1 ≤ 1 -
440A 16-18 - 0.6-0.75 ≤ 1 ≤ 1 ≤ Mo 0.75
440B 16-18 - 0.75-0.95 ≤ 1 ≤ 1 ≤ Mo 0.75
440C 16-18 - 0.95-1.2 ≤ 1 ≤ 1 ≤ Mo 0.75
442 18-23 - ≤ 0.20 ≤ 1 ≤ 1 -
446 23-27 - ≤ 0.20 ≤ 1.5 ≤ 1 ≤ N 0.25