티타늄과 스테인리스 차이 비교와 분별법

티타늄과 스테인리스 차이 비교와 분별법

 

티타늄과 스테인리스는 강도와 내식성이 뛰어나고 난삭재인 등 공통된 특징이 몇몇 있습니다.

 

모두 용도가 광범위하고 액세서리와 식기 등 친근한 것에도

티타늄과 스테인리스가 채용되고 있습니다.

그러나 모두 내식성이 뛰어나다고 하지만 완전한 만능이 아니라 녹을 퍼펙트하게 막는 것은 아닙니다.

환경에 따라서는 티타늄 또는 스테인레스 쪽이 우수한 경우도 있습니다.

이번 포스팅에서는, 티타늄과 스테인리스 물리적 성질과 내식성의 차이 등을 비교·해설합니다.

양자의 분별 법에 대해서도 아울러 기술하고 있으므로,

티타늄과 스테인리스 판별에 취약하신 분은 꼭 한 번 읽어주세요.

 

 

2020.03.11 - [금속 지식] 티타늄의 특징, 가공 사례로 보는 티타늄 절삭

[금속 지식] 티타늄의 특징, 가공 사례로 보는 티타늄 절삭

 

티탄과 스테인리스 물성 비교(경도 강도, 열 전도율, 비중)

• <티타늄과 스테인리스의 물리적 성질>

재료	용융 점 (℃)	밀도 （g/cm3）	전기 저항 （μΩ⋅ｍ） 20℃	열 전도율 （W/m⋅K） 20℃	비열 （KJ/kg⋅K）	부피 비열 （W/cm3⋅K）	선팽창 계수 （/K×10-6） 20℃
공업용 순수 티타늄 （CP-Ti）	1,668	4.51	0.55	17	0.519	2.3	8.4
α-β 티타늄 합금 （Ti-6Al-4V）	1,650	4.43	1.71	7.5	0.610	2.7	8.8
β 티타늄 합금 （Ti-15-3-3-3）	1,668	4.76	1.4	8.08	0.500	2.4	8.5
스테인리스 （SUS304）	1,400 ～1,420	7.90	0.72	16	0.502	4.0	17.0

 

• <티타늄과 스테인리스의 기계적 성질>

재료	인장 강도 (규격치) （MPa）	비강력 (계산 값)	0.2%내력 （MPa）	성장 (규격치) (%)	비커스 경도 (대표 값) (HV)	영률 (대표 값) （GPa）
공업용 순수 티타늄 (CP2종)	340～510	75～113	215≦	23≦	160	106.3
α-β 티타늄 합금 （Ti-6Al-4V）	895≦	202≦	825≦	10≦	320	110
β 티타늄 합금 （Ti-15-3-3-3）	745～945	157～199	690～835	12≦	270	78.4
스테인리스 （SUS304）	520≦	66≦	205≦	40≦	180	199.9

 

티타늄에는 크게 순수 티타늄과 티타늄 합금의 2종류가 있습니다.

순수 티타늄은 순도 높은 티타늄으로, 티타늄 합금보다 염가로 가공하기 쉬운 것이 특징입니다.

 

티타늄 합금은 알루미늄과 니켈 등의 다양한 합금 원소를 함유함으로써

강도와 내식성 등을 향상시키고 있습니다.

티타늄은 스테인리스와 비교해서 밀도(비중)이 60%정도로 작으며,

경량 선팽창 계수가 스테인리스 50% 정도로

열 수축 부피 비율도 스테인리스 50~60%로 승온하기 쉬운 등의 특징이 있습니다.

내력에 대해서는 순수 티타늄과 스테인레스 스틸은 거의 차이가 없습니다.

한편, 영률에 관해서는 스테인리스의 약 절반 값을 나타냅니다.

 

모두 뛰어난 내식성과 강도를 가지는데, 티타늄은 금속 알레르기 생기지 않고 경량이라는 특징으로

손목 시계 등 액세서리와 아웃도어용 쿠커에 채용되고 있습니다.

 

한편, 스테인리스는 티타늄보다 무겁지만 미관성이 뛰어나고 가격도 싸,

상기의 제품에서는 자주 비교되는 재료입니다.

티타늄의 용도는 이 밖에도 자동차·항공기·의료 기기 등이 대표적입니다.

스테인리스는 기계 부품·부엌 주위·가전 제품 등에도 많이 채용되고 있습니다.

 

 

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티탄과 스테인리스 내식성

• <티타늄과 스테인리스 내식성 비교>

부식 원인	조성(%)	온도(℃)	내식성
			티타늄	18-8 스테인레스 강
염산	10	24	〇	×
	30	24	×	×
	10	80	×	ND
	30	80	×	ND
황산	10	24	△	ND
	50	24	×	×
	10	100	×	ND
	50	100	×	ND
질산	10	24	◎	◎
	50	24	◎	◎
	10	100	◎	◎
	50	100	◎	〇
왕수	HCl, HNO3 3:1	24	◎	×
		100	〇	ND
불화 수소	5	30	×	×
인산	10(통기)	24	〇	◎
		100	×	◎
	50(통기)	24	△	◎
		100	×	〇
염화 제 2 철	10	24	◎	×
	30	24	◎	×
	10	100	◎	ND
	30	100	◎	ND
염화 제 2 구리	10	24	〇	×
	30	24	〇	×
	10	100	〇	ND
	30	100	〇	ND
염화 나트륨	10	24	◎	〇
	40	24	◎	〇
	10	100	◎*	〇*
	40	100	◎*	〇*
암모니아	10	24	◎	◎
	30	24	◎	◎
	10	80	◎	〇
	30	80	◎	〇
가성 소다	10	24	◎	◎
	50	24	◎	◎
	10	100	◎	◎
	50	100	〇	〇
황화 수소	건조 가스	24	◎	△
	습윤 가스	24	◎	〇
염소	건조 가스	24	×	ND
		100	ND	◎
	습윤 가스	24	◎	ND
		90	◎	ND
수산	10	24	〇	〇
	20	52	×	ND
	50	24	ND	〇
	50	100	ND	×

*는 공식 그 다른 국부 부식을 겪는 경우가 있습니다.

기호의 설명 ◎:<0.127, 〇:<0.127~0.508, △:0.508~1.27,×:>1.27mm/year

 

[주의]상기는 어디까지나 참고치이며 각각의 값을 보증하지는 않습니다.

티타늄과 스테인리스는 모두 수동 상태 피막을 형성하여 내식성은 양호합니다.

 

하지만 염화물 이온의 한 환경 하에서는 스테인리스보다 티타늄이 내식성이 뛰어납니다.

 

이는 스테인리스가 염화물 이온에 의해서 수동 상태 피막이 파괴되는 것에 대해

티타늄은 염화물 이온에 대해서도 수동 상태 피막이 안정되고 있기 때문입니다.

또 티타늄은 내식성은 만능이 아닙니다.

 

염산이나 황산 등 비 산화성의 산에는 부식하기 쉬운 경향에 있습니다.

 

한편 질산 같은 산화성의 산의 경우는 티타늄·스테인리스 함께 수동 상태 피막이 안정되어

양자 모두 녹이 스는 것을 방지할 수 있습니다.

 

 

티탄과 스테인리스의 분별 법

스테인리스는 기본적으로 오스테 나이트계는 자성을 갖지않고

페라이트계나 마르텐사이트계 등의 다른 종류에서 자성을 가집니다.

 

한편 티타늄은 순수 티타늄/티타늄 합금 함께 비자성의 재료입니다.

 

그래서, 오스테 나이트계 이외의 스테인리스와 티타늄을 가리는 경우 자석이 붙는지 어떤지로 판단이 가능합니다.

 

다만, 오스테 나이트계 스테인리스 강은 가공을 거치면 자성을 갖는 것이 있습니다.

 

이에, 스테인리스와 티탄의 재질을 알아볼 때는 자석에 붙은 것이 스테인레스라고 판단해도 좋을 것입니다.

 

자석으로 판별할 수 없는 경우에는 무게로 판단하고 보는 것도 하나의 방법입니다.

 

티타늄의 비중은 약 4.5이지만, 스테인리스는 7.9입니다.

 

같은 부피의 라면 1.5배 이상도 중량에 차이가 있어

비슷한 크기의 것을 비교하는 경우는 판별이 하기 쉽습니다.

 

또 외모에 대해서도 스테인리스가 광택이 있습니다.

티타늄이 짙게 도드라져 보입니다만, 표면 처리가 되어있다면 구분이 어렵습니다.

 

 

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