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소재 & 규격 (Material & Std)

스테인리스강의 5대 계열 심층 분석 (Stainless Steel Grades)

오스테나이트, 페라이트, 마르텐사이트, 듀플렉스, 석출경화계까지. 스테인리스강의 금속학적 분류와 각 계열별 표면처리 특성을 8페이지 분량의 깊이로 파헤칩니다.

1. 스테인리스강의 역설

"왜 같은 스테인리스인데 어떤 건 자석에 붙고 어떤 건 안 붙는가?" "왜 어떤 건 녹이 안 스는데 어떤 건 하루 만에 붉은 녹이 스는가?"

스테인리스강(Stainless Steel)은 단일 금속이 아닙니다. 철(Fe)을 베이스로 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 탄소(C), 질소(N) 등을 복잡하게 배합한 합금(Alloy)의 총칭입니다. 이 배합 비율과 열처리 방식에 따라 금속의 미세 조직(Microstructure)이 완전히 달라지며, 이를 5대 계열로 분류합니다.

이 문서는 단순한 강종 소개를 넘어, 표면처리 엔지니어 관점에서 각 강종이 가진 전기화학적 특성과 난이도를 완벽하게 해부합니다.

2. 오스테나이트계 (Austenitic Series) - 300계열

전 세계 스테인리스 생산량의 70%를 차지하는 가장 중요한 강종입니다.

300 Series

Austenitic Class

The Standard of Corrosion Resistance

    2.1 미세 조직과 특징

    면심입방격자(FCC) 구조를 가집니다. 니켈(Ni)이 이 구조를 안정화시킵니다.

    • 뛰어난 연성(Ductility): 가공하기 쉽고 용접성이 좋습니다.
    • 극저온 인성: 영하 196°C의 액체 질소 환경에서도 깨지지 않습니다.
    • 내식성: 크롬 산화막 형성이 가장 용이하여 부식에 강합니다.

    2.2 표면처리 관점 (EP Engineer's View)

    전해연마(EP)가 가장 잘 되는 강종입니다.

    • 304 vs 316L: 316L(몰리브덴 첨가)이 광택은 조금 덜 나지만(약간 어두운 톤), 내식성과 핀홀 억제력은 월등합니다.
    • 가공 변질층: 오스테나이트는 무른 편이라 기계 가공 시 변질층(Beilby Layer)이 깊게 생깁니다. 따라서 EP 전처리가 매우 중요합니다.

    3. 페라이트계 (Ferritic Series) - 400계열

    니켈이 없고 크롬만 들어있는 저가형 스테인리스입니다.

    400 Series

    Ferritic Class

    Cost-effective, Magnetic

      3.1 특징과 용도

      체심입방격자(BCC) 구조입니다.

      • 저렴한 가격: 비싼 니켈이 안 들어갑니다.
      • 내응력부식균열(SCC): 오스테나이트보다 SCC에 강합니다.
      • 용도: 자동차 배기구, 주방 식기(저가형), 세탁기 드럼.

      3.2 EP 공정의 난관

      페라이트계는 전해연마 시 조도 개선이 더딥니다.

      • Grain Attack: 결정 입계가 쉽게 부식되는 경향이 있어, 전류 밀도를 정밀하게 제어하지 않으면 표면이 뿌옇게(Frosting) 됩니다.

      4. 마르텐사이트계 (Martensitic Series) - 400계열

      "녹이 안 스는 칼"을 만들기 위해 개발된 고강도 강종입니다.

      5. 듀플렉스 (Duplex) - 이상(Two-Phase) 스테인리스

      오스테나이트와 페라이트를 50:50으로 섞어놓은 하이브리드 강종입니다. (S31803, S32205, S32750)

      • Strength: 316L보다 강도가 2배 높습니다.
      • Corrosion: 염소에 의한 공식(Pitting)과 응력부식균열(SCC)에 극도로 강합니다.
      • Application: 해수 담수화 설비, 화학 탱커선, 해양 플랜트.
      듀플렉스 EP의 어려움 (Galvanic Effect)

      서로 다른 두 금속 조직(Austenite/Ferrite)이 공존하므로, 전해액 속에서 미세한 전위차가 발생합니다. 한쪽 상(Phase)만 먼저 녹고 다른 쪽은 튀어나오는 현상이 발생하기 쉽습니다. 이를 극복하기 위해 저온 고전류 펄스 EP 기술이 필요합니다.

      6. 물성 비교 요약

      7. 결론

      "어떤 스테인리스가 제일 좋은가?"라는 질문은 틀렸습니다. "어떤 환경에 쓸 것인가?"가 맞습니다.

      • 바닷물/화학약품: 무조건 316L 이상 또는 듀플렉스.
      • 칼/베어링: 440C 또는 420J2.
      • 일반 배관: 304.
      • 고온 엔진: 인코넬(별도 분류).

      CS Innovation은 소재의 DNA(Grade)를 정확히 분석한 후, 그에 맞는 맞춤형 레시피로 표면처리를 수행합니다.