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목차
1 소개
Stain이란 말은 얼룩이라는 뜻이고, less는 적은이라는 뜻. 합쳐서 얼룩(녹)이 적거나 없는.
"스테인리스", "스테인레스", "스테인리스 스틸" "스뎅" "아이녹스"라고도 부르며, 아이녹스는 녹슬지 않는다는뜻의 "이녹시다이저블(inoxidizable)"의 약자다. "스뎅(스댕)", "스텐(스테인(녹))"이라는 애칭이 있다. 녹이 없는데 녹이라 부르고 있다 요건 일본에서 건너온, 소위 업계용어다. 다만 일반적으로도 주로 쓰이는 편, 한편 기계 가공분야에서는 "서스(SUS)[1]"라고 부르기도 하며, 공구를 이용한 절삭 가공이 쉽지는 않은 난삭재로 분류한다. 그래서 보통 판금가공업체(속칭 '판금집)에서는 정밀한 치수를 요구하지 않는 이상 레이저로 절단한다.
일반적으로 크롬 함량이 12%이상이다. 크롬은 철보다 산화 서열이 높고, 그 산화물(Cr2O3)은 매우 단단하고 철 표면과의 밀착성이 좋고 산소의 투과성이 낮으며 무색투명한 패시베이션 층을 만들기 때문에 철에 녹이 슬기 어렵게 만든다. 이 표면 코팅은 강재를 자르거나 굽히는 가공을 할 때 떨어져나가지만, 긁혀나가더라도 표면 바로 아래의 크롬이 바로 반응하여 다시 산화크롬으로 반응하기때문에 쉽게 녹이 슬지 않게 되는 것. 그렇기에 녹이 슬더라도 잘 닦아내면 다시 깨끗해진다.
그렇다고 아예 녹이 안 스는 것은 아니고, 엄밀히 말해 '아주 조금 아주 천천히' 스는 것. 쓰다보면 녹이 약간씩은 나므로 스테인리스 역시 다른 금속재 도구와 같이 적절한 관리가 필요하다. 하지만 일상적인 용도로 사용하며 관리에 조금만 신경써주면 녹을 볼 일은 없기 때문에 여러가지 분야에 널리 쓰인다.
염산에 약하다고 하는데, 실제로 실험실에서 스테인리스제 스탠드와 클램프를 염산이나 왕수를 쓰는 후드에 오랫동안 넣어두면 표면에 빨갛고 하얀 녹이 올라오는 것을 볼 수 있긴하다...염산은 3대강산이니까 애초에 그걸 버티는 물질이 드물고, 왕수는 내식성 종결자인 금조차도 녹일 수 있는 물질이다. 강하다 약하다를 따지기 이전의 영역에 있는 것들이며, 스테인레스강과 달리 일상에서 볼 일도 없는 물질이니 그렇게 신경쓰지는 않아도 될듯 물론 위액을 토한다면 얘기는 달라진다
철 74%, 크롬 18%, 니켈 8% 비율 배합의 스테인레스 27종(18-8 스테인리스)의 경우, 녹이 스는 정도가 좀더 덜하기 때문에 특히 냄비 등의 주방용구에 적합하다는 평을 받고 있다.
마르텐사이트계의 경우, 열처리를 통해 기계적강도를 쉽게 높일 수 있다. 그러므로 베어링, 부엌칼, 가위, 수저 등의 용도로 사용된다. 내식성의 면에서는 오스테나이트계에 비해 떨어지는 경향이 있다.
20년 넘게 맥주통으로 써도 아무 문제 없다. 오히려 고무노즐쪽 위생에 신경써야할 판
2 재질에 따른 분류
스테인리스는 기지를 구성하는 조직에 따라 크게 페라이트계, 마르텐사이트계, 오스테나이트계 세가지로 나룰 수 있다.
2.1 페라이트계
순수한 철-크롬 합금에서 13% Cr 이상의 조성에서는 오스테나이트를 얻을 수 없다. 하지만 합금내에 탄소가 있을 경우는 크롬이 크롬탄화물을 형성하게되는데, 이 경우 1%의 탄소가 17%의 크롬과 결합하며 이러한 탄화물의 석출로 인하여 철기지 내의 상대적인 크롬 조성이 낮아지게 된다. 주로 자동차 차체의 외장 및 주방기구 등에 쓰인다. 보통 냉간가공된 상태로 사용된다.
2.2 마르텐사이트계
크롬함량이 높은 스테인리스강의 경우는, 탄소 함량이 높으면 고온에서 가열 후 급랭시켜 마르텐사이트를 얻을 수 있다. 스테인리스강은 기본적으로 합금 함량이 높기때문에 경화능(hardenability)이 좋다. 마르텐사이트 경화로 인해 스테인리스강 중에서 제일 튼튼한 편이다. 식칼 등 식기에 쓰이는 경우는 보통 마르텐사이트계.
2.2.1 석출경화 마르텐사이트
마르텐사이트 계열을 석출경화[2]한 것으로, 일반 마르텐사이트 계통보다 더 단단하다. F-35에서도 쓰였다.
2.3 오스테나이트계
크롬뿐만이 아니라 니켈도 많이 첨가된 강종이다. 니켈은 오스테나이트영역을 넓혀주기 때문에, 상온에서도 오스테나이트상으로 안정적이다. (일반적인 탄소강은 최소한 700도 이상의 온도에서만 오스테나이트가 열역학적으로 안정할 수 있다.) 결정구조가 오스테나이트이기 때문에 철 특유의 강자성은 없어지고 상자성이 된다.(즉 자석에 붙지 않는다.) 오스테나이트계는 슬립면이 많은 면심입방결정의 특성상 페라이트/마르텐사이트계에 비해 강도와 경도가 떨어지기 쉽고 반면 가공성이 매우 우수하여 냉간 포밍이나 프레스 등으로 제품을 만들기 쉽다.
스테인리스강의 각 종류가 사용되는 예로는, 일반적으로 사용되는 저가형 부엌칼의 경우 KS규격으로 STS420이라는 마르텐사이트계 스테인레스 재질을 사용한다.
싱크대의 경우 주로 STS304라는 오스테나이트계 스테인리스강을 사용한다. STS304는 냉간단조용 강으로도 흔히 사용된다. 팬택 베가 아이언에도 이 SUS 304 스테인리스 강철이 쓰였다.역시 아이언
자동차 부품용으로 STS430이라는 페라이트계 스테인리스강을 사용하기도 한다. 니켈 함유량에 따라 가격 차이가 크다. 오스테나이트 계열 가격이 페라이트나 마르텐사이트 계열보다 약 30%가량 비싼 것도 이런 이유.
오스테나이트 계열 강종은 SUS 304, 310, 316, 321 등 여러 종류가 있는데 가장 흔히 쓰이는 것은 SUS 304 소재이며 가격도 가장 저렴한 편이다. SUS 310은 304와 구성 성분은 거의 흡사하나 크롬과 니켈 함량이 더 높고, 316에는 몰리브덴이 함유되어 있어서 해수 및 부식 방지에 효과적이다. SUS 321에는 무려 티타늄이 함유되어 있다.
2.4 듀플렉스 계
어렵게 볼 필요없고, 그냥 오스테나이트와 페라이트를 섞은 것이다.
응력부식 균열에 대해 우수한 저항성과 높은 기계적 강도를 가지며 틈새 부식 및 공식에 대한 저항성이 우수하다. 또한 열 팽창계수가 낮고 용접이 용이하며 주기적 교체비용이 낮아 스테인리스 스틸의 대체품으로 각광받고 있다. 현재 유럽 철강시장은 듀플렉스 비중이 점차 높아지고 있는 상황.
- 구분 : 조성에 따라 3개로 나뉜다
- Super 듀플렉스 : 다량의 크롬과 몰리브덴, 질소가 포함되어 있으며 해수에 의한 부식에 매우 강한 성질을 지닌다.
- Standard 듀플렉스 : 몰리브덴 비율이 Super 보다 조금 낮지만 그래도 높은 부식저항력을 지니며, 가장 널리 사용되고 있다.
- Lean 듀플렉스 : 몰리브덴을 비율이 0.3 또는 그 이하로 거의 포함되지 않으나, 가격 면에서 경쟁력이 있다. 현재 비슷한 가격대의 오스테나이트 계열 스테인레스강을 대체할 수 있는 가장 적합한 강종.
- 기계적 성질
- 이중의 구조를 가지고 있으며 외관적으로는 페라이트에 오스테나이트가 깊숙이 박혀있고 구성비율은 1:1에 가깝다. 이러한 구조로 다른 금속보다 더욱 단단하다. 기존 스테인리스 스틸보다 내식성이 압도적으로 우수하며, 원자력 발전소, 담수화설비, 산업설비, 바다를 가로지르는 교량 등에 사용된다. 기존의 탄소강이나 스테인레스 강보다 확연히 비싸지만 유지비용, 자재소모, 공정 제어비용 감소, 가성비 면에서 탁월해 장기적인 비용까지 고려하면 합리적이다. 문제점은, 바로 이러한 기계적 성질로 인해 가공하기가 여간 어려운 게 아니라는 점.
3 일상생활에서의 팁
냄비, 프라이팬, 식칼 등으로 사용하다 보면 표면에 허옇게 뭔가가 들러붙는 경우를 발견할 수 있는데, 음식물 성분 일부가 들러붙는 정상적인 현상이며, 식초 섞은 물 등으로 닦아내면 지워진다. 가열하면 좀 더 쉽게 닦인다. 군대에서나 볼 수 있는 방법 같지만 치약과 칫솔로 닦으면 광택이 나며, 보관을 잘못해 약간 녹이 난 것까지 말끔히 없앨 수 있다. 말 그대로 번쩍번쩍해진다. 이는 칫솔질이 치아를 갈아내 미백효과를 주는 것처럼, 치약 내부에 포함된 작은 탄산칼슘 알갱이들이 마모제 역할을 하여 금속 표면을 미세하게 갈아내어 번쩍번쩍해지는 것이다. 너무 많이 사용하면 마모가 심해지므로 적당히 사용하자.
그리고 일부 스테인리스강은 기스가 아주 잘 난다.
특히 전자제품 종류의 스테인리스에서 기스가 잘 난다.
대표적으로 아이팟 터치 1세대에서 4세대까지 적용된 바람만 불어도 기스나는 스테인리스가 있다. 금속이 아니라 찰흙인줄