[금속 지식]스테인레스 내열 온도를 종류별로 전문가가 해설!

   [금속 지식]스테인레스 내열 온도를 종류별로 전문가가 해설!

 

 [금속 지식]스테인레스 내열 온도를 종류별로 전문가가 해설!

 

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

 

출처 - https://mitsu-ri.net/articles/stainless-steel-heat-resistant-temperature

 

철보다 내산 화성, 내식성이 높기 때문에 많은 현장에서 사용되는 스테인리스. 

스테인레스 가공을 할 때, 그 소재가 얼마나 온도에 견딜 수 있는지를 아는 것이 중요합니다.

스테인레스에도 종류가 있으며, 각각 내열 온도가 달라집니다. 

스테인레스의 종류에 따라 다양하므로, 

사전에 온도를 알아두면 실패없는 소재 선택을 하게 될 수 있습니다.

이번에는 각종 스테인리스 온도와 그에 관련된 스테인레스의 특징에 대해 소개합니다.

 

[금속 지식]스테인레스 내열 온도를 종류별로 전문가가 해설!

스테인리스는 영어 표기의 " stainless steel "입니다.

직역하면 녹슬지 않는 철강 이지만,

실제로는 녹이 생기기 어려운 철강이라는 것이 더욱 정확합니다.

SUH로 축약되는 내열강과 달리, 스테인레스 (SUS)는 어디까지나 

상온의 환경하에 있어서의 내식성을 높이는 것을 목적으로 만들어져 있습니다. 

따라서 스테인레스는 특수 내열성을 가지고 있는 것은 아닙니다.

스테인레스 일반적인 내열 온도는 700 ℃ ~ 800 ℃. 

특히 900 ℃ 이상의 환경에서 사용할 수는 없습니다. 

최소 500 ℃ 전후의 사용이 보장되어 있기 때문에, 일반적인 사용 범위 내라면 안심입니다.

여기에 각종 스테인리스 내열 온도를 소개합니다.

오스테나이트 계

오스테나이트 계는 비교적 가공이 가능하고 내식성이 우수한 균형 잡힌 스테인레스입니다. 

일반 철강뿐만 아니라 내식성을 확보하기 크롬과 금속 성분을 안정시키기 위해 니켈을 포함하고 있습니다.

다양한 내식성을 가지고 있기 때문에 비바람에 노출된 제품의 소재로 사용되는 경우가 많습니다. 

구체적으로는, 스프링, 벨트 컨베이어, 공장, 공업로 등입니다.

내열 온도는, 600 ℃ 근처까지 견딜 수 있습니다.

400계 및 마르텐 사이트 계의 중간 정도의 강도이지만,

600 ℃ 이상에서는 다른 스테인레스에 비해 가장 내구성이 있습니다.

[금속 지식]스테인레스 내열 온도를 종류별로 전문가가 해설!

페라이트 계

페라이트 계는 니켈을 포함하지 않는 것이 특징인 스테인레스입니다. 

니켈이 포함되어 있지 않기 때문에 금속의 표면을 보호하는 막이 형성되지 않고, 

내식성과 강도는 다른 스테인레스에 뒤떨어지지만 그만큼 저렴하게 제작 할 수 있습니다.

그래도 스테인레스로 최소한의 내식성은 갖추고 있기 때문에, 

주방 용품을 비롯해 다양한 용도로 이용되고 있습니다. 

구체적으로는, 가전 부품, 볼트 · 너트, 식품 장비, 자전거 림 등입니다.

강한 자성을 가지고 있는 것이 특징으로, 

자석에 달라 붙는 여부를 통해서 소재를 판별 할 수 있습니다.

내열성은 300 ℃ ~ 400 ℃ 부근에서의 내열성이 비교적 높기는 하지만, 

500 ℃ 이상에서 급격한 저하가 발생할 수 있습니다.

마르텐 사이트 계

마르텐 사이트 계는 나중에 다시 열처리를 하여 강도를 증가시킬 수 있는 특징을 가진 종류입니다. 

스테인레스 중에서는 탄소의 함유량이 많고 크롬이 적은 구성입니다.

따라서 다른 스테인레스에 비해 강도를 의식한 구성되어 있으며, 

내식성보다 강도를 중시하고 싶은 제품에 많이 이용됩니다. 

구체적으로는, 칼, 밸브, 브레이크, 베어링, 터빈 블레이드 등입니다.

내열 온도 내용은 500 ℃까지는 다른 스테인레스에 비해 강하지만, 

그 이상의 온도가되면 내열성이 급격하게 저하 합니다.

석출 경화 계

석출 경화 계는 템퍼 처리를 주어서 경도를 더한 스테인레스의 종류 입니다. 

일반 스테인레스로 사용된 탄화물 대신 금속 간 화합물을 사용하는 것이 특징이며, 

다른 스테인레스에 비해 제조에 필요한 공정이 많아지기 때문에 가격이 높아집니다.

그러나 그만큼 성능이 높고, 고급 제품의 소재로 사용되는 경우가 많습니다. 

구체적으로는, 샤프트, 터빈, 스프링, 계기 부품 등에 이용됩니다.

상온 대역 (주로 550 ℃ 이하)을 상정하고 만들어진 소재에 대한 

다른 스테인레스에 비해 내열 온도는 낮게되어 있습니다. 

구체적으로는 500 ℃까지 높은 강도를 표시하지만, 

그 이상이 되면 급격히 감소 합니다.

[금속 지식]스테인레스 내열 온도를 종류별로 전문가가 해설!

기타 스테인레스의 특징에 대해

철 10.5 % 이상의 크롬을 첨가하고,

또한 탄소의 함유량이 1.2 % 이하의 철강 스테인리스로 정의하고 있습니다. 

크롬을 첨가하는 목적은 부식에 강하게 할 목적입니다.

크롬을 첨가함으로써 부동태 피막이라는 금속을 보호하는 얇은 막 표면에 나타납니다. 

이 막이 있는 것으로, 금속을 녹으로부터 지켜줍니다. 

그러나 녹에 강하다 해도 특정 상황에서 막이 벗겨질 수 있으므로 완전히 녹슬지 않는 것은 아닙니다.

부동태 피막의 상처도 크롬과 주위의 산소가 결합하여 어느 정도는 복구됩니다. 

완전하지 않다고해도, 녹에 대한 강도와 재생력이 스테인레스의 가장 큰 강점 입니다.

또한 스테인리스는 다른 금속에 비해 열전도율이 낮은 특징이 있습니다.

스테인레스 협회 홈페이지에 따르면, 

동일한 조건에서 열전도율을 비교했을 때, 

은은 4.12 (W / m · ℃) × 10-2, 

구리는 3.71 (W / m · ℃) × 10-2, 

알루미늄은 1.95 (W / m · ℃) × 10-2 

스테인리스는 0.26 ~ 0.16 (W / m · ℃) × 10-2의 수치를 냈다는 것입니다.

이 열전도율이 낮은과 내식성이 발목을 잡아 사용처에 제한이 생기는 것입니다.

열전도율의 비교

스테인레스 ... 0.26 ~ 0.16 (W / m · ℃) × 10-2

은 ... 4.12 (W / m · ℃) × 10-2

구리 ... 3.71 (W / m · ℃) × 10-2

알루미늄 ... 1.95 (W / m · ℃) × 10-2

예를 들어, 프라이팬 구이면을 철 손잡이 부분을 스테인레스로하여 

조리면에 열이 전해지기 쉽게하면서, 

손잡이까지 열이 전해지기 어려워지도록 고안 할 수있는 것입니다.

그것만이 아닙니다. 스테인리스는 가공이 쉽고, 싸게 생산할 수 있기 때문에 

많은 제품에 사용하기 쉬운 장점이 있습니다. 

구체적으로는 칼이나 냄비 등 주방 용품, 냉장고나 세탁기 등의 

가전류, 스프링 등의 공업 용품 등을 들 수 있습니다.

재활용 가능한 것도 스테인레스의 장점입니다. 

스테인레스를 재활용 할 때 스크랩으로 회수된다지만, 

그 스크랩은 내산 화성 종류의 판단이 간단하고 

스크랩 소재로서의 가치가 높고, 재활용 절차가 간단합니다.

 

관련 기사

 

 

2020/06/02 - [SUS 지식]SUS304와 SUS430의 의미, 특징도 해설해 본다.

2020/05/28 - [알루미늄 지식] 알루미늄 복합 판의 특징을 알아보자

2020/03/30 - [SPCC] SPCC의 규격과 두께에 대해 전문가가 해설

2020/03/27 - [도금 지식] 도금처리의 목적, 방법, 종류, 특징에 대해서 해설

2020/03/23 - [금속 지식] SS400과 S45C의 차이를 철저히 해설해 본다.

2020/03/20 - [알루미늄 지식]알루미늄의 원료와 제작 방법에 대해서

2020/03/10 - [알루미늄 지식] 알루미늄 재질 종류에 대한 전문가의 정리

2020/03/07 - [알루미늄 지식] 스테인리스와 알루미늄 구조물의 차이를 비교

-