Q1. 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계가 의미하는 것이 무엇인가요? |
| ㅇ. 각 계는 결정구조와 상(相,Phase)차이에 의해 그룹지어 구분하는 것으로 각 계의 명칭 은 스테인리스강뿐 아니라
모든 철강재료에서 공통으로 사용하는것으로 각 계간 물리적인 특성이 엄격히 구분됨 |
| ㅇ. 오스테나이트(FCC)와 페라이트(BCC)간의 결정구조의 차에 따른 slip system 전위 특성이(dislocation properties)
다르므로 비슷한 경도, 항복강도를 가지지만 인장강도와 연신율의 차이가 있음 |
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Phase |
Type |
결정구조 |
Properties |
Austenite |
301, 304, 316 |
면심입방
FCC |
항복비가 낮고 가공이 양호하나 냉간가공에 의한 경화량이 많음 |
Ferrite |
409, 430, 444 |
체심입방
BCC |
냉간가공 경화량이 적고 양호한 성형성을 가짐 |
Martensite |
410, 420J2 |
체심입방
BCC |
열처리에 의해 경화되며 탄소함량과 비례하여 성형성이 떨어짐 |
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Q2. 스테인리스강의 명명법에 규칙이 있나요? |
ㅇ.스테인리스강의 명칭은 규격마다 차이가 있으나 세자리의 숫자로 나타내는 것이 가장 일반적임.
예). AISI304, type 304(ASTM), SUS304(JIS) 등. |
ㅇ. 첫자리의 숫자는 계열군을 의미함.
304, 316 등은 오스테나이트계 (300계)
430, 436 등은 페라이트계 (400계)
420J2 등은 마르텐사이트계(400계) |
| ㅇ. 십단위 이하의 숫자는 강종의 합금성분과 개발순서 등에 의해 결정되며, 숫자가 클수록 합금 성분이 많이 첨가되고 최근에 개발된 강종인 경향이 있음 |
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Q3. 304L, 304의 차이점은 무엇인가요? |
| ㅇ. 스테인리스강을 명칭은 여러 규칙이 있으며, 결정구조(상, phase)와 화학 성분에 따라 구분함. 대개 3자리 숫자로 나타내고 숫자 뒤의 영문이나 숫자는 나름대로 의미를 가짐. |
| ㅇ. 304L은 304에 비하여 탄소 함량을 낮추었고 니켈을 조금 더 첨가하였음. 탄소량 을 낮춤으로서 용접부의 내식성을 향상하였고, 니켈을 조금더 첨가함으로 연성이 향상되고 부동태 피막의 안정성이 증가함. |
| ㅇ. 탄소를 낮춘 강(0.03%이하)을 보통 ’L grade’라고 하며 강종명 끝에 L로 구분함. |
| ㅇ. 304로 구조물을 제작할 경우 용접부 입계가 예민화되어 용접열영향부 주변의 내식성이 저하되므로 이를 방지하기 위해 304L을 적용하고 주로 보일러 부품에 사용됨. |
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Q4. 요구규격이 ASTM304로 규정된 부위에 SUS304 사용 가능한가요? |
| ㅇ. ASTM은 미국재료시험학회(American Society for Testing & Materials)에서 제정한 규격이며, SUS는 일본규격 협회(JIS, Japanese Industrial Standards) 에서 제정한 스테인리스강 규격임. |
| ㅇ. 화학성분 측면에서 ASTM TYPE304는 Si가 0.75wt.% 이하이고 JIS나 KS의 SUS(STS)304은 1.0wt.%이하임. |
| ㅇ. 304강 생산할 때 보통은 ASTM과 JIS(또는 KS)를 모두 만족하는 규격의 화학성분으로 제조하기 때문에 ASTM304와 SUS304는 동일한 용도로 사용해도 기능상의 문제는 없음. 그러나, JIS나 KS 규격제품은 재질시험을 1회 실시하는 반면, ASTM 규격제품은 재질시험을 Top/End 2회 해야하므로 규격요구조건상 문제의 소지가 있을 수 있음. |
| ㅇ. 시험성적서는 재발행가능하나 최초 주문시의 주문규격으로만 재발행되므로 SUS304로 주문한 제품을 ASTM304로 규정된 부위에 적용하기 위해 시험성적서의 규격을 변경하여 발행하는 것도 불가능함. |
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Q5. 409L은 STAINLESS강이 아니고 내열강 규격에 있는 사유는? |
| ㅇ. 409L은 내열강으로 분류됨. 따라서 강종 표기도 STR409L, SUH409L 등으로 하고 KS, JIS 등에 강종 규격도 별도로 제정되어 있지만, 내열강으로 구분하지 않고 스테인리스강의 넓은 범주에 포함해서 지칭함. |
| ㅇ. 409L은 400계 스테인리스강과 같은 페라이트계 내열강으로 일반강과 같은 금속 구조와 물리적인 특성(자성)을 가지고 있음. 409L은 내식성을 부여하는 크롬이 약 11%정도이므로 일반강보다 우수한 내식성을 같지만 일반 스테인리스강에 비하여 크롬의 함량이 최소 5%정도 낮음. 따라서 내식성이 뛰어나지 않고 주로 보일러, 자동차 배기계통 등 외관 품질이 중요하지 않은 곳에 주로 적용됨. |
| ㅇ. 기능재로 적용되기 때문에 별도의 표면품질을 관리하지 않아 409L은 금속성의 광택 또는 미려함도 없고 자성을 띠고 회색의 무광에 가깝기 때문에 도금강판으로 오인하지만 스테인리스강 중에서 쉽게 구분하는 방법은 없음. |
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Q6. 소둔시 소둔산세와 광휘소둔의 의미와 차이는? |
| ㅇ. 소둔(燒鈍)은 일본 한자로 소재가 일정량 이상 변형되면 가공경화로 인해 가공성이 저하하므로 열처리를 통해 가공전의 상태(조직, 물성)를 갖도록 하는 것임. |
| ㅇ. 소둔은 대기중에 노출된 산소분위기와 차단된 무산소분위기에서 이루어지며 산소분위기에서 작업하면 소둔산세, 무산소분위기는 광휘소둔이라고함. |
| ㅇ. 소둔산세는 대기중에서 이루어지므로 고온에서 산소와 반응하여 고온산화물이 형성되어 여러 품질 저하 요인이 됨. 따라서 산화물을 효과적으로 제거하는 공정필요하여 산세공정에 연결되어 있으므로 소둔산세라 함. 파이프, 양식기, 생활용품등의 소재 대부분은 소둔산세를 거친 제품임. |
| ㅇ. 광휘소둔은 무산소분위기(질소+수소)에서 이루어지므로 강판이 산소와 반응을 하지 않으므로 고유의 금속 광택을 annealing 후에도 유지하게 됨. 주로 미려한 표면을 요구하는 전자제품, 건축용 등에 적용됨. |
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Q7. 스테인리스강의 딥드로잉(보온병)시 나타나는 표면 결함과 문제점은? |
| ㅇ. 스테인리스강을 드로잉을 하면 결정립이 변형되고 드로잉량이 많아지면 결정립이 과다하게 늘어나 결정립계 주변에 요철이 발생하며 제품의 바닥과 벽의 경계에서 많이 관찰됨. 이 현상은 원소재의 결정립이 클수록 심하게 나타나고 오렌지필이라고도 함. |
| ㅇ. 표면결함은 외관 품질을 저하시키므로 결함을 제거하기 위해서는 가공후 연마량이 늘어나는 단점이 있음 |
| ㅇ. 표면 crack은 표면 요철이므로 crack을 통하여 가스가 방출된다는 것은 불가능하나 과다 변형으로 인해 결정립계가 취약하므로 가스온도와 종류에 따라 극미량이 확산될 수 있으므로 안정성이 중요한 변수라면 leak test를 통한 확인이 요구됨. |
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Q8. 해변가에서 바닥재로 적용시 STS304와 316의 차이는? |
| ㅇ. 스테인리스강의 부식은 주로 오염 물질의 장기간 부착에 의해 발생함. |
| ㅇ. 부식의 주요 가속 요인은 온도,습도로,고온, 고습일수록 부식속도/량은 증가하므로 사용하고자 하는 환경을 고려해야 함. 특히 배면은 결로나 응축수에 의해 오염 및 부식 유발 물질의 축적이 용이하므로 표면에 비해 아주 취약할수 있음. |
| ㅇ. 이는 주기적인 관찰을 통해 확인할 수 있는 부분이며 항온/항습 분위기가 유지되면 문제되지 않음 |
| ㅇ. 해안의 일부 환경에서는 내식성이 급격히 저하되고 녹이 발생하기도 하는데, 해수에 용해된 약 3.5%의 소금내에 염화나트륨 (NaCl), 염화마그네슘(MgCl2) 염화물의 염소 성분(Cl)이 내식성을 저하시킴. |
| ㅇ. 이러한 이유로 해안에서는 염소에 대한 저항성이 큰 STS316, 446 등을 사용하지만 녹발생을 완전히 방지할 수 없음. 특히 해안에 매설하거나 고온의 해수가 통과하는 경우는 부식속도가 빠르므로 소재 선정 전 소재 업체와 기술협의가 필요함. |
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Q9. 표면보호 Coating의 종류와 기능은? |
| ㅇ. STAINLESS강에 사용하는 표면보호 필름의 종류에는 재질에 따라 크게 PVC(Poly Vinyl Chloride), PE(Poly Ethylene), PO(Poly Orefine) 3가지로 분류됨. |
| ㅇ. PVC 필름 코팅에는 색상(로고 인쇄여부 포함), 점착력 및 두께에 따라 (100㎛, 백색, 로고인쇄), (100㎛, 백색,로고 무인쇄), (80㎛, 청색(반투명)) 등이 있음. |
| ㅇ. 청색 PVC는 주로 Forming 및 Drawing 가공시 표면 보호용으로 사용하고 있으며, 원상회복력이 없고 다른 코팅필름에 비해 가공 후 제거가 용이한 장점이 있음. |
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Q10. 온수저장탱크 적용시 316 대체 304를 사용시 문제점은? |
| ㅇ. 일반적인 탱크는 304를 사용하여도 되나 온수탱크는 신중히 고려해야 함.
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| ㅇ. 온수탱크의 경우 온도변화에 따라 수축과 팽창이 일어나기 때문에 주로 용접부에서 응력부식균열(SCC:Stress Corrosion Cracking)이 일어나는 경우가 종종 발생함. 특히 지하수를 사용할 경우에는 지하수 내에 포함된 무기염류들로 인해 SCC가 발생할 확률이 높아짐. |
ㅇ. 응력부식균열(SCC)이란?
- 인장력을 받고 있는 재료가 특정 부식 환경에 노출될 때 급격히 균열이 발생되는 현상
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ㅇ. 스테인리스 SCC의 예방 방안
1) 염소이온농도, 사용온도의 하향
2) 용존산소, 산화물질의 제거
3) 표면부착물의 제거(수시청소)
4) 구조상 응력이 집중되는 모양이나 틈새를 피할 것
5) 용접 또는 가공후 응력제거 열처리 실시(주로 용접부 근처에서 발생)
6) 쇼트피닝에 의한 압축응력 부여
7) 적절한 재질선택과 변경
304(L) < 316L < 444 < DUPLEX (우측으로 갈수록 SCC에 강한 내성을 가짐)
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Q11. 대기중에서 STS 304 가 부식(녹발생)이 발생하는 요인은? |
| ㅇ. 부식은 산화/환원의 전기화학적 반응으로 고온,상온부식으로 나뉠 수 있으며, 상온부식은 적녹의 형태로 나타남. 적녹 생성에는 전자의 이동 통로가 되는 도체와 전해질이 필요하며 이 때문에 수분이 있는 분위기에서 주로 관찰됨. |
| ㅇ. 스테인리스강은 일반강과 달리 표면에 치밀한 부동태피막이 있기 때문에 쉽게 적녹이 발생하지 않지만 염소(Cl)를 포함하는 물질이 장기간 부착되고 수분이 존재할 경우는 부동태피막이 파괴되면서 빠른 속도로 부식이 진행됨. 또한 금속 입자나 유해 물질이 장기간 부착되면 부식이 발생 할 수 있음. |
| ㅇ. 스테인리스강은 일반강에 비하여 부식이 잘 안되고 부식이 되더라도 부식부를 초기에 제거하면 원래의 내식성을 가지는 장점이 있지만 유해한 환경에 장기간 노출되며 국부부식이 발생하여 구조물의 손상을 입힘. |
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Q12. 304 HL 제품을 절곡한 부분에 철분이 잘 붙고 자석에 붙는 원인은? |
| ㅇ. STS304는 austenite 계로 열처리에 의해 경화되지 않고 연성이 풍부하여 타 강종에 비하여 가공성이 양호함. |
| ㅇ. 일반적으로 비자성이나 냉간가공(연마, 압축, 굽힘, 인장 등)에 의하여 일부 austenite가 가공유기martensite로 변태하여 약간의 자성을 띰. |
| ㅇ. 304 용강이 응고할 때 δ-Ferrite가 우선 석출되며, 온도가 내려가면서 Austenite 상으로 변태되어 상온에서 완전한 Austenite 조직이 존재하여야 하지만, 일부 δ-Ferrite가 잔류하기도 함. |
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Q13. 304 2B와 고경도품(강판 HD)의 차이 및 고경도재가 자석에 붙는 이유? |
| ㅇ. STS304를 냉간압연하면 내부 조직이 austenite에서 martensite로 변태되고 응력이 축적됨. Austenite는 연성이 풍부하고 무르지만 martensite는 취성이 강하고 연성이 적은 물리적인 특성을 가짐 |
| ㅇ. 냉간가공량(압연율)이 많으면 martensite의 생성량과 내부응력이 증가하여 소재가 고강도화되는 경향이 나타남. 소재가 고강도화되면 2차 가공에 의해 변형될 수 있는 양이 적어지고 가공에 많은 하중이 요구됨. |
| ㅇ. 따라서 대부분의 제품은 열처리(solution treatment) 하여 냉간압연으로 생성된 가공유기 martensite와 내부 응력을 거의 제거한 상태임. |
| ㅇ. 고경도품은 원하는 수준의 martensite를 생성시켜 필요로 하는 강도를 얻은 것으로 냉간압연율에 따라 경도, 항복강도 등이 결정됨. |
| ㅇ. Martensite는 자성을 띠게 되고 자성은 martensite의 생성량과 비례하므로 가공량이 많을수록 자성을 띠게 되고 고경도품의 경우 경도가 높을수록 강한 자성을 나타냄. |
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