일반적으로 가장 흔한 스테인리스강 종류는 304 스테인리스강과 316 스테인리스강인데, 이 둘의 차이점은 무엇일까요?
먼저 식품 등급에 대해 이야기해 보겠습니다. 일상생활에서 스테인리스 제품을 구매하는 사람들을 만나보면 304 스테인리스강이 식품 등급인지 묻는 경우가 종종 있습니다. 재질로만 보면 304 스테인리스강은 식품 등급을 충족합니다. 시중에는 304, 316, 430 스테인리스강이 식품 등급으로 널리 사용되고 있습니다. 304는 주로 소형 가전제품이나 물컵에, 316은 의료기기에, 430은 칼에 사용됩니다. 하지만 '식품 등급'이라는 것은 단순히 재질이 식품 등급 기준을 충족하는 것뿐만 아니라 생산 공정의 기준까지 포함한다는 점을 유념해야 합니다.
두 번째로 살펴볼 것은 내식성 문제입니다. 스테인리스강 재질마다 내식성에 차이가 있어야만 304 스테인리스강은 일반 가정용품에만 사용될 수 있고, 314 스테인리스강은 의료기기에 사용될 수 있는 것입니다. 그렇다면 306 스테인리스강과 314 스테인리스강 중 어느 것이 내식성이 더 뛰어날까요? 일반적으로 두 재질 간에 큰 차이는 없습니다. 하지만 염화이온 함량이 매우 높은 환경에서는 316 스테인리스강이 304 스테인리스강보다 내식성이 약간 더 우수하여 더 적합합니다. 바로 이러한 이유로 316 스테인리스강이 의료기기에 사용되는 것입니다.
그렇다면 스테인리스강의 종류는 어떻게 구분할 수 있을까요?
첫째, 색깔로 구분할 수 있습니다. 산으로 세척한 스테인리스강은 표면이 은백색으로 매우 매끄러운 반면, 산으로 세척하지 않은 스테인리스강은 약간 더 어두운 색을 띕니다. 또한, 재질이 다른 스테인리스강은 각기 다른 색을 나타냅니다.
둘째, 자석을 이용하여 스테인리스강을 식별할 수 있습니다. 스테인리스강은 크롬을 함유하고 있기 때문에 어떤 상태에서도 자석에 끌립니다. 하지만 망간 함량이 높은 스테인리스강은 비자성입니다. 크롬-니켈-질소 스테인리스강의 경우는 조금 더 복잡합니다. 일부는 자석에 끌리지만 일부는 그렇지 않기 때문에, 다양한 종류의 스테인리스강을 자석을 이용하여 쉽게 구별할 수 있습니다.
위 내용은 스테인리스강 304와 스테인리스강 316에 대한 간략한 소개입니다. 이를 통해 서로 다른 종류의 스테인리스강에 포함된 구성 성분이 완전히 동일하지 않으며, 사용 용도와 기능 또한 매우 다르다는 것을 알 수 있습니다.
그러므로, 적절한 스테인리스강을 고르는 것은 일상생활에서 우리가 신경 써야 할 부분입니다. 단순히 아무 생각 없이 고르는 것이 아니라, 식품 등급에 부합하는지, 그리고 실생활에서 사용하기에 적합한지 등을 꼼꼼히 따져봐야 합니다. 다양한 종류의 스테인리스강에 대해 어떻게 생각하시나요?
1. 스테인리스강은 어떤 종류의 강철인가요?
스테인리스강은 강철의 한 종류입니다. 강철은 탄소(C) 함량이 2% 미만이고 철 함량이 2% 이상인 강철을 말합니다. 제련 과정에서 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn), 규소(Si), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo)과 같은 합금 원소를 첨가하여 강철의 성능을 향상시키고 부식에 강하게(즉, 녹슬지 않게) 만드는데, 이것이 바로 우리가 흔히 스테인리스강이라고 부르는 것입니다. 그렇다면 "강철"과 "철"은 정확히 무엇이며, 각각의 특징은 무엇이고, 어떤 관계가 있을까요? 우리가 흔히 이야기하는 304, 304L, 316, 316L은 어떻게 만들어졌으며, 각각의 차이점은 무엇일까요?
강철: 주성분이 철이고 탄소 함량이 일반적으로 2% 미만인 재료이며, 그 외 다른 원소들을 포함한다. ——GB/T 13304-91 “강철 분류” 철: 원자 번호 26번의 금속 원소. 철 소재는 강한 자성, 우수한 가소성 및 열전도율을 가진다. 스테인리스강: 공기, 증기, 물과 같은 약한 부식성 매체에 대한 내성 또는 스테인리스성을 갖는 강철의 일종. 일반적으로 사용되는 스테인리스강 종류로는 304, 304L, 316, 316L 등이 있으며, 이들은 오스테나이트계 스테인리스강의 300계열이다.
2. 스테인리스강에는 왜 여러 등급이 있나요?
스테인리스강을 제련하는 과정에서 다양한 종류의 합금 원소가 첨가되는데, 첨가되는 원소의 종류와 양에 따라 특성이 달라집니다. 이러한 차이를 구분하기 위해 강종별로 분류합니다. 아래 표는 일반적인 장식용 스테인리스강의 다양한 등급별 "합금 원소" 함량을 나타낸 것으로 참고용입니다.
화학적 조성(질량 분율%)
- 304 스테인리스 스틸 -
304 스테인리스강 성능 소개: 304 스테인리스강은 가장 일반적인 강철 유형입니다. 널리 사용되는 강철로서 내식성, 내열성, 저온 강도 및 기계적 특성이 우수하며, 스탬핑 및 벤딩과 같은 열간 가공성이 뛰어나고 열처리 경화 현상이 없습니다(비자성, -196℃~800℃의 사용 온도 범위).
304 스테인리스강의 적용 범위:
가정용품 (1, 2종 식기류, 수납장, 실내 배관, 온수기, 보일러, 욕조)
자동차 부품(와이퍼, 머플러, 성형 제품)
의료기기, 건축자재, 화학제품, 식품산업, 농업, 선박 부품
- 304L 스테인리스강 (L은 저탄소강을 의미)
304L 스테인리스강의 성능 소개: 저탄소 304강의 일종으로, 일반적인 조건에서는 304강과 유사한 내식성을 가지지만, 용접 또는 응력 제거 후에는 입계 부식에 대한 저항성이 매우 뛰어납니다. 또한 열처리 없이도 우수한 내식성을 유지할 수 있으며, 사용 온도 범위는 -196℃~800℃입니다.
304L 스테인리스강의 적용 범위: 화학, 석탄, 석유 산업 분야의 옥외 개방형 기계, 특히 입계 부식에 대한 저항성이 요구되는 분야, 건축 자재의 내열 부품, 열처리가 어려운 부품 등에 사용됩니다.
- 316 스테인리스 스틸 -
316 스테인리스강의 성능 소개: 316 스테인리스강은 몰리브덴 첨가로 인해 내식성, 내대기 부식성, 고온 강도가 우수하며, 가혹한 조건에서도 사용 가능합니다. 또한, 우수한 가공 경화성(비자성)을 나타냅니다.
316 스테인리스강의 적용 범위: 해수, 화학, 염료, 제지, 옥살산, 비료 등의 생산 설비; 사진, 식품 산업, 해안 시설, 로프, CD 로드, 볼트 및 너트.
- 316L 스테인리스강 – (L은 저탄소강을 의미합니다)
316L 스테인리스강의 성능 소개: 316강의 저탄소 계열로서, 316강과 동일한 특성을 갖는 것 외에도 입계 부식에 대한 저항성이 매우 뛰어납니다.
316L 스테인리스강의 적용 범위: 입자간 부식에 대한 저항성이 특별히 요구되는 제품.
스테인리스강의 성능 비교:
① 316 및 316L 스테인리스강은 몰리브덴을 함유한 스테인리스강입니다. 316L 스테인리스강의 몰리브덴 함량은 316 스테인리스강보다 약간 높습니다. 강재에 함유된 몰리브덴으로 인해 이 강은 310 및 304 스테인리스강보다 전반적인 성능이 우수합니다. 316 스테인리스강은 고온 조건, 특히 황산 농도가 15% 미만에서 85% 이상일 때 광범위한 용도로 사용됩니다. 또한 염화물 부식 저항성이 우수하여 해양 환경에서 주로 사용됩니다. 316L 스테인리스강의 최대 탄소 함량은 0.03으로, 용접 후 열처리가 불가능하고 최대의 내식성이 요구되는 용도에 사용할 수 있습니다.
② 스테인리스강의 내식성: 316 스테인리스강은 304 스테인리스강보다 내식성이 우수하며, 펄프 및 제지 생산 공정에서 뛰어난 내식성을 보입니다. 또한, 316 스테인리스강은 해양 및 부식성 산업 환경에서도 내식성이 뛰어납니다. 일반적으로 화학적 내식성 측면에서 304 스테인리스강과 316 스테인리스강은 큰 차이가 없지만, 특정 환경에서는 차이가 나타납니다. 원래 개발된 스테인리스강인 304는 특정 조건에서 공식 부식에 취약했습니다. 몰리브덴을 2~3% 첨가하여 이러한 취약성을 줄임으로써 316 스테인리스강이 탄생했습니다. 또한, 이 몰리브덴 첨가는 특정 고온 유기산에 의한 부식도 억제합니다. 316 스테인리스강은 식품 및 음료 산업에서 거의 표준 소재로 자리 잡았습니다. 그러나 전 세계적인 몰리브덴 부족과 316 스테인리스강의 높은 니켈 함량으로 인해 304 스테인리스강보다 가격이 높습니다. 점식 부식은 주로 스테인리스강 표면에 침전물이 쌓여 발생하는 현상으로, 산소 부족과 크롬 산화물 보호층 형성 불능이 원인입니다. 특히 소형 밸브의 경우 밸브 플레이트에 침전물이 쌓일 가능성이 적어 점식 부식이 드물게 발생합니다. 다양한 수용액(증류수, 식수, 하천수, 보일러수, 해수 등)에서 304 스테인리스강과 316 스테인리스강의 내식성은 거의 동일하지만, 염화이온 함량이 매우 높은 경우에는 316 스테인리스강이 더 적합합니다. 대부분의 경우 304 스테인리스강과 316 스테인리스강의 내식성 차이는 크지 않지만, 경우에 따라 큰 차이가 발생할 수 있으므로 구체적인 분석이 필요합니다. 일반적으로 밸브 사용자는 사용되는 매체에 따라 용기 및 배관의 재질을 선택해야 하므로, 특정 재질을 사용자에게 추천하는 것은 권장하지 않습니다.
③ 스테인리스강의 내열성: 316 스테인리스강은 1600도 이하의 간헐적 사용 및 1700도 이하의 연속 사용 시 산화 저항성이 우수합니다. 800~1575도 범위에서는 316 스테인리스강을 연속 사용하지 않는 것이 가장 좋지만, 이 온도 범위를 벗어난 온도에서 연속 사용 시에는 우수한 내열성을 나타냅니다. 316L 스테인리스강은 316 스테인리스강보다 탄화물 석출에 대한 저항성이 더 우수하여 위의 온도 범위에서도 사용 가능합니다.
④ 스테인리스강의 열처리: 1850~2050도 온도 범위에서 어닐링을 실시한 후 급속 어닐링 및 급속 냉각을 진행합니다. 316 스테인리스강은 과열로 경화되지 않습니다.
⑤ 스테인리스강 용접: 316 스테인리스강은 용접성이 우수하여 모든 표준 용접 방법으로 용접할 수 있습니다. 용접 시에는 목적에 따라 316Cb, 316L 또는 309Cb 스테인리스강 용접봉이나 필러봉을 사용할 수 있습니다. 최상의 내식성을 얻기 위해 316 스테인리스강 용접부는 용접 후 열처리(어닐링)를 해야 합니다. 316L 스테인리스강을 사용하는 경우에는 용접 후 열처리가 필요하지 않습니다.
모든 강철 중에서 오스테나이트 스테인리스강은 항복점이 가장 낮습니다. 따라서 기계적 특성 측면에서 볼 때, 오스테나이트 스테인리스강은 밸브 스템에 가장 적합한 재료는 아닙니다. 일정 강도를 확보하기 위해서는 밸브 스템의 직경이 증가해야 하기 때문입니다. 항복점은 열처리로는 높일 수 없지만, 냉간 성형으로는 높일 수 있습니다.
⑥ 스테인리스강의 자성: 오스테나이트 스테인리스강은 널리 사용되기 때문에 모든 스테인리스강이 비자성이라는 오해가 있습니다. 오스테나이트 스테인리스강은 기본적으로 비자성으로 간주할 수 있으며, 담금질 단조강의 경우에도 마찬가지입니다. 그러나 냉간 성형 처리된 304 스테인리스강은 다소 자성을 띨 수 있습니다. 주강의 경우, 100% 오스테나이트 스테인리스강이라면 비자성입니다.
⑦ 저탄소형 스테인리스강: 오스테나이트계 스테인리스강의 내식성은 금속 표면에 형성되는 크롬 산화물 보호층에서 비롯됩니다. 이 재료를 450℃~900℃의 고온으로 가열하면 재료의 구조가 변하고 결정 가장자리를 따라 크롬 카바이드가 형성됩니다. 이로 인해 결정 가장자리에 크롬 산화물 보호층이 형성되지 못하여 내식성이 저하됩니다. 이러한 부식을 "입계 부식"이라고 합니다.
따라서 이러한 부식을 방지하기 위해 304L 스테인리스강과 316L 스테인리스강이 개발되었습니다. 304L 스테인리스강과 316L 스테인리스강은 탄소 함량이 낮습니다. 탄소 함량이 낮기 때문에 크롬 카바이드가 생성되지 않아 입계 부식이 발생하지 않습니다. 입계 부식에 대한 민감도가 높다고 해서 저탄소강이 아닌 재질이 부식에 더 취약하다는 의미는 아닙니다. 이러한 민감도는 고염소 환경에서 더욱 높아집니다. 이는 고온(450℃~900℃) 때문인데, 일반적으로 용접이 이러한 고온에 도달하는 직접적인 원인입니다. 소프트 시트 방식의 일반적인 버터플라이 밸브는 밸브 플레이트에 용접 작업을 하지 않기 때문에 저탄소 스테인리스강을 사용하는 것이 큰 의미가 없지만, 대부분의 사양에서는 304L 스테인리스강 또는 316L 스테인리스강을 요구합니다.
게시 시간: 2025년 2월 5일