스테인리스 스틸

Stainless steel
스테인리스강 탭 및 싱크
스테인리스 스틸은 내구성이 뛰어나고 청소하기 쉬운 장비가 중요할 때 산업 장비에 사용됩니다.
강철
페이즈
미세구조물
반
기타 철계 재료

스테인리스강은 녹슬지 않고 부식에 강한 철의 합금으로, 이녹스, 내식강(CRES) 또는 녹슬지 않은 강이라고도 합니다.최소 10.5%의 크롬과 보통 니켈을 함유하고 있으며, 원하는 특성을 얻기 위해 탄소와 같은 다른 원소도 함유할 수 있습니다.부식에 대한 스테인리스 스틸의 저항성은 크롬에서 기인하며, 크롬은 물질을 보호하고 산소가 있을 때 자가 치유할 수 있는 수동 피막을 형성합니다.[1]: 3

광택과 부식에 대한 저항성과 같은 합금의 특성은 많은 응용 분야에서 유용합니다.스테인리스 스틸은 시트, 플레이트, 바, 와이어 및 튜브로 말릴 수 있습니다.이들은 조리도구, 식기도구, 수술기구, 주요 기구, 차량, 대형 건물의 건축 자재, 산업 장비(예: 제지 공장, 화학 공장, 수처리), 화학제품 및 식품용 저장 탱크 및 탱커 등에 사용될 수 있습니다.

스테인리스 스틸의 생물학적 세척성은 알루미늄과 구리 모두에 비해 우수하며 유리에 필적합니다.[2]약품 및 식품 가공 공장에서 스테인리스 스틸을 사용하게 된 것은 그것의 세척성, 강도 및 내식성 때문입니다.[3]

여러 종류의 스테인리스 스틸에는 AISI 세 자리 숫자가 표시되어 있습니다.[4]ISO 15510 규격은 기존 ISO, ASTM, EN, JIS, GB 규격의 스테인리스강의 화학 조성물을 유용한 교환표에 기재하고 있습니다.[5]

특성.

내식성

스테인리스 스틸은 녹이 슬지만, 이것은 원자의 몇 층의 바깥쪽에만 영향을 미치며, 이것은 산화로부터 더 깊은 층을 보호하는 크롬 함량입니다.

질소를 첨가하면 피팅 부식에 대한 저항성도 향상되고 기계적 강도도 향상됩니다.[6]따라서, 합금이 견뎌야 하는 환경에 맞게 크롬 및 몰리브덴 함량이 다양한 등급의 스테인리스 스틸이 존재합니다.[7]다음과 같은 방법으로 내식성을 더욱 높일 수 있습니다.

  • 크롬 함량을 11%[6] 이상으로 증가시키기
  • 니켈을 최소 8%[6]까지 첨가하기
  • 몰리브덴 추가 (피팅 부식에 대한 내성도 개선)[6]

힘

스테인리스 스틸은 일반 스틸보다 약 3배 정도 강한 강도입니다.타입 AISI 302 냉연의 경우, 항복 강도(즉, 탄성 한계)는 520 MPa이고, 최종 강도는 860 MPa입니다.

그것은 또한 꽤 단단합니다; Brinell 스케일에서 그것의 경도는 200이고 일반적인 강철은 120이고 순수한 알루미늄은 15입니다.모스 스케일에서 그것의 경도는 8로 8.5 HB의 순수 크롬 또는 7 HB의 석영과 맞먹습니다.

융점

스테인리스 스틸은 강철이므로 일반 강철의 용융점과 비슷하며 알루미늄이나 구리의 용융점보다 훨씬 높습니다.

대부분의 합금과 마찬가지로 스테인리스 스틸의 융점은 단일 온도가 아닌 다양한 온도의 형태로 표현됩니다.[8]이 온도 범위는 해당 합금의 특정 농도에 따라 1,400~1,530°C(2,550~2,790°F, 1,670~1,800K, 3,010~3,250°R)[9]입니다.

전도도

강철과 마찬가지로 스테인리스강은 상대적으로 전기 전도도가 낮으며 구리보다 전기 전도도가 현저히 낮습니다.특히, 스테인리스강의 비전기적 접촉 저항(ECR)은 치밀한 보호 산화물 층으로 인해 발생하며 전기 커넥터로서의 응용 분야에서 그 기능을 제한합니다.[10]구리 합금과 니켈 코팅 커넥터는 낮은 ECR 값을 나타내는 경향이 있으며 이러한 용도로 선호되는 재료입니다.그럼에도 불구하고, 스테인리스 강 커넥터는 ECR이 낮은 설계 기준을 제시하고, 예를 들어 고온 및 산화 환경에서 내식성이 요구되는 경우에 사용됩니다.[11]

자력

마르텐사이트, 듀플렉스 및 페라이트계 스테인리스강은 자성을 띠며 오스테나이트계 스테인리스강은 대개 비자성을 띠지 않습니다.[12]페라이트계 강철은 철 원자가 정육면체로 배열되어 있고 (각 모서리에 철 원자가 하나씩 배치되어) 중앙에 추가적인 철 원자가 있는 몸체 중심의 입방정 구조에 기인합니다.이 중심 철 원자는 페라이트계 강철의 자성을 담당합니다.이 배치는 또한 강철이 흡수할 수 있는 탄소의 양을 약 0.025%[13]로 제한합니다.강압장이 낮은 등급은 가전제품에 사용되는 전기밸브와 내연기관의 분사시스템에 대해 개발되었습니다.자기공명영상과 같이 비자성체를 필요로 하는 애플리케이션도 있습니다.[citation needed]보통 비자성체인 오스테나이트계 스테인리스강은 작업 경화를 통해 약간의 자성체를 만들 수 있습니다.오스테나이트강을 구부리거나 절단할 경우 결정구조가 스스로 재배치되기 때문에 스테인리스강의 가장자리를 따라 자성이 발생하기도 합니다.[14]

1050℃에서[15] 2시간 어닐링 후 오스테나이트계 스테인리스강 등급의 투자율
EN등급 1.4307 1.4301 1.4404 1.4435
투자율, μ 1.056 1.011 1.100 1.000

입다

차가운 용접이라고도 불리는 갤링은 심한 접착 마모의 한 형태로, 두 금속 표면이 서로 상대적으로 움직이고 심한 압력을 받을 때 발생할 수 있습니다.오스테나이트계 스테인리스강 파스너는 특히 나사산 갈링(thread galling)에 취약하지만, 알루미늄 및 티타늄과 같은 보호 산화물 표면막을 자체적으로 형성하는 다른 합금도 취약합니다.이 산화물은 높은 접촉력의 슬라이딩 하에서 변형, 파손 및 구성 요소의 일부로부터 제거되어 반응성 금속이 거의 노출되지 않습니다.두 표면이 동일한 재료일 경우 노출된 표면이 쉽게 융합될 수 있습니다.두 표면이 분리되면 표면이 찢어지고 금속 구성 요소 또는 고정 장치가 완전히 고착될 수도 있습니다.[16][17]다른 재료(스테인레스강 대비 청동)를 사용하거나 다른 스테인리스강(오스테나이트 대비 마르텐사이트)을 사용하면 갈링 현상이 완화될 수 있습니다.또한 나사형 조인트는 두 부품 사이에 필름을 제공하고 갈링을 방지하기 위해 윤활될 수 있습니다.망간, 규소, 질소와 선택적 합금화하여 제조된 니트로닉 60은 담석성 경향이 감소함을 보여주었습니다.[17]

밀도

스테인리스 스틸의 밀도는 합금에 따라 7,500kg/m3 내지 8,000kg/m3 사이가 될 수 있습니다.[18]

스테인리스 강 밀도
ASTM 등급 밀도(kg/m3)
201 7800
202 7800
205 7800
301 7930
302,302B,302Cu 7930
303 7930
304,304L,304N 7930
305 8000
308 8000
309 7930
310 7930
314 7720
316,316L,316N 8000
317,317L 8000
321 7930
329 7800
330 8000
347 8000
384 8000
403 7700
405 7700
409 7800
410 7700
414 7800
416 7700
420 7700
422 7800
429 7800
430,430F 7700
431 7700
434 7800
436 7800
439 7700
440 (440A,440B,440C) 7700
444 7800
446 7600
501 7700
502 7800
904L 7900
2205 7830

역사

뉴욕타임즈 1915년호에 실린 것처럼, 영국[19] 셰필드에서 스테인리스강의 개발에 대한 발표.

스테인리스 스틸의 발명은 과학적인 발전을 뒤따랐는데, 1798년에 시작해서 크롬이 Louis Vauquelin에 의해 프랑스 Academy에 처음으로 보여졌습니다.1800년대 초, 영국의 과학자 제임스 스토다트, 마이클 패러데이, 그리고 로버트 말렛은 산화제에 대한 크롬-철 합금의 내성을 관찰했습니다.Robert Bunsen은 강한 산에 대한 크롬의 내성을 발견했습니다.철-크롬 합금의 내식성은 피에르 베르티에가 1821년에 처음으로 인지했을 수도 있는데, 베르티에는 일부 산에 의한 공격에 대한 내식성에 주목하고 식기도구에서의 사용을 제안했습니다.[20]

1840년대에 영국의 셰필드 철강회사와 독일의 크루프는 크롬강을 생산하고 있었고 후자는 1850년대에 대포에 사용했습니다.[21]1861년 로버트 포레스터 무셰는 영국에서 크롬강에 대한 특허를 받았습니다.[22]

이 사건들은 브루클린의 크롬 제철소의 J. 바우어가 다리 건설을 위해 크롬을 함유한 강철을 미국에서 처음으로 생산하게 만들었습니다.그 제품에 대한 미국 특허는 1869년에 발행되었습니다.[23]: 2261 [a]이것은 영국인 John T가 크롬 합금의 내식성을 인식하면서 뒤따랐습니다.5-30% 범위의 크롬과 텅스텐과 "중탄소"를 첨가한 우즈와 존 클라크.그들은 "내후성 합금"에 대한 영국 특허를 통해 혁신의 상업적 가치를 추구했습니다.[23]: 261, 11 [24][full citation needed]

1890년대 후반, 독일의 화학자 한스 골드슈미트는 무탄소 크롬을 생산하기 위한 알루미늄 발열 공정을 개발했습니다.[25]1904년에서 1911년 사이에, 프랑스의 Leon Guillet를 포함한 몇몇 연구자들은 오늘날 스테인리스 스틸로 여겨질 합금을 준비했습니다.[25][26]

1908년, 에센 회사인 프리드리히 크룹 게르마니아 베르프트는 크롬 니켈 강철 선체를 특징으로 하는 366톤의 요트 게르마니아를 독일에서 만들었습니다.1911년 필립 몬나르츠는 크롬 함량과 내식성 사이의 관계에 대해 보고했습니다.[27]1912년 10월 17일, 크루프 엔지니어 벤노 스트라우스와 에두아르 마우러는 오늘날 18/8 또는 AISI 타입 304로 알려진 오스테나이트 스테인리스강 니로스타로[28][29][30][27] 특허를 받았습니다.[31]

General Electric의[31] Christian Dantsizen과 Union Carbide의 Frederick Becket(1875–1942)이 페라이트계 스테인리스강을 산업화하고 있던 미국에서도 비슷한 발전이 이루어지고 있었습니다.[32]1912년 엘우드 헤인즈는 마르텐사이트계 스테인리스강 합금에 대한 미국 특허를 출원했는데 1919년까지 특허를 받지 못했습니다.[33]

해리 브리얼리

영국 셰필드의 전 브라운 퍼스 연구소에 있는 해리 브리얼리 기념비

1912년 영국 셰필드에 있는 브라운 퍼스 연구소의 해리 브렐리(Harry Brearley)는 총통의 부식에 강한 합금을 찾던 중 오늘날 AISI type 420으로 알려진 마르텐사이트계 스테인리스 스틸 합금을 발견하고 산업화했습니다.[31]이 발견은 2년 후 1915년 1월 뉴욕 타임즈에 실린 신문 기사에서 발표되었습니다.[19]

이 금속은 후에 영국의 퍼스 비커스(Firth Vickers)에 의해 "스테이브라이트(Staybrite)"라는 브랜드로 판매되었으며 1929년 런던의 사보이 호텔의 새로운 입구 캐노피에 사용되었습니다.[34]Brearley는 1915년에 미국 특허를 출원했지만 헤인즈가 이미 특허를 등록했다는 것을 발견했습니다.Brearley와 Haynes는 그들의 자금을 모아서 투자자 그룹과 함께 Pennsylvania주 Pittsburgh에 본사를 둔 American Stainless Steel Corporation을 만들었습니다.[23]: 360

녹슬지 않은 강철

Brearley는 처음에 그의 새로운 합금을 "녹슬지 않은 강철"이라고 불렀습니다.이 합금은 "Allegheny metal"과 "Nirosta steel"과 같은 다른 상표명으로 미국에서 판매되었습니다.금속 산업 내에서도 이름은 여전히 미정이었고, 1921년 한 무역 저널은 "불안정한 강철"이라고 불렀습니다.[35]Brearley는 지역의 식기 제조업체와 협력하여 "스테인리스 스틸"이라는 이름을 붙였습니다.[36]1932년까지 포드 자동차 회사는 자동차 홍보물에서 이 합금을 "녹슬지 않은 강철"이라고 계속 불렀습니다.[37]

세계 대공황 이전인 1929년에 미국에서 연간 25,000톤 이상의 스테인리스 스틸이 제조되어 판매되었습니다.[38]

1950년대와 1960년대의 주요 기술 발전으로 저렴한 비용으로 대용량 톤수를 생산할 수 있었습니다.

종류들

스테인리스 스틸은 결정 구조에 따라 주로 차별화되는 5가지 주요 패밀리로 분류됩니다.

  • 오스테나이트의
  • 페라이트계의
  • 마르텐사이트의
  • 이중의
  • 강수 경화

오스테나이트의

주요 기사:오스테나이트계 스테인리스강

오스테나이트계 스테인리스강은[43][44] 전체 스테인리스강 생산량의 약 3분의 2를 차지하는 가장 큰 스테인리스강 제품군입니다.[45]그들은 얼굴 중심의 입방정 구조인 오스테나이트 미세 구조를 가지고 있습니다.[46]이러한 미세 구조는 강철에 충분한 니켈 및/또는 망간과 질소를 합금화하여 극저온 영역에서 용융점에 이르는 모든 온도에서 오스테나이트 미세 구조를 유지함으로써 달성됩니다.[46]따라서 오스테나이트계 스테인리스강은 모든 온도에서 동일한 미세 구조를 가지고 있기 때문에 열처리에 의해 경화되지 않습니다.[46]

그러나 "미세구조와 극저온 기계적 성능을 수용하기 위해 온도를 형성하는 것은 준안정 오스테나이트 스테인리스강(M-ASS) 제품에 필수적인 요소입니다."전이성 오스테나이트 스테인리스강(M-ASS)은 높은 극저온 인성, 연성, 강도, 내식성 및 경제성으로 인해 극저온 압력 용기(CPV) 제조에 널리 사용됩니다."[47]

오스테나이트계 스테인리스강의 극저온 냉간 성형은 가열-퀀칭-템핑 사이클의 확장으로, 풀-로드 사용 전 재료의 최종 온도를 극저온 온도 범위로 낮춥니다.이를 통해 잔류 응력을 제거하고 내마모성을 개선할 수 있습니다.[48]

오스테나이트계 스테인리스강 하위 그룹, 200 시리즈 및 300 시리즈:

  • 200 시리즈는[49] 망간과 질소의 사용을 극대화하여 니켈의 사용을 최소화한 크롬-망간-니켈 합금입니다.질소 첨가로 인해 300 시리즈 스테인리스 스틸 시트보다 약 50% 더 높은 항복 강도를 가지고 있습니다.
    • 타입 201은 냉간 작업을 통해 단단하게 작동됩니다.[50]
    • 타입 202는 범용 스테인리스강입니다.니켈 함량이 감소하고 망간이 증가하면 내식성이 약합니다.
  • 300 시리즈는 거의 독점적으로 니켈 합금으로 오스테나이트 미세 구조를 달성하는 크롬-니켈 합금입니다. 일부 고합금 등급에는 니켈 요구량을 줄이기 위한 질소가 포함되어 있습니다.300 시리즈는 가장 큰 그룹이자 가장 널리 사용되는 그룹입니다.
    • 유형 304:가장 일반적인 것은 타입 304이며, 각각 18% 크롬 및 8% 또는 10% 니켈의 조성물에 대해 18/8 및 18/10이라고도 합니다.
    • 유형 316:두번째로 흔한 오스테나이트계 스테인리스강은 타입 316입니다.2% 몰리브덴을 추가하면 산에 대한 내성이 커지고 염화 이온으로 인한 국부적인 부식이 발생합니다.316L 또는 304L와 같은 저탄소 버전은 탄소 함량이 0.03% 미만이며 용접으로 인한 부식 문제를 방지하기 위해 사용됩니다.[51]

페라이트계

주요 기사:페라이트계 스테인리스강

페라이트계 스테인리스강은 몸체 중심의 입방정계 구조인 탄소강과 같은 페라이트 미세구조를 가지며, 니켈이 거의 없거나 전혀 함유되지 않은 크롬을 10.5~27% 함유하고 있습니다.이 미세 구조는 크롬 첨가로 인해 모든 온도에서 존재하므로 열처리를 통해 경화되지 않습니다.오스테나이트계 스테인리스강과 같은 정도의 냉간 가공으로는 강화할 수 없습니다.그들은 자기적입니다.타입 430에 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr)을 첨가하면 용접성이 우수합니다.니켈이 거의 없기 때문에 오스테나이트강보다 가격이 저렴하며 다음과 같은 제품에 많이 사용됩니다.

  • 자동차 배기관 (북미에서는 409, 409 Cb형[b], 유럽에서는 439, 441형 안정화 등급)[52]
  • 건축 및 구조 애플리케이션(유형 430, Cr 17% 포함)[53]
  • 슬레이트 후크, 지붕 및 굴뚝 덕트와 같은 건물 구성 요소
  • 약 700°C(1,300°F)의 온도에서 작동하는 고체 산화물 연료 전지의 전원판(22% Cr 함유 고크롬 페라이트)[54]

마르텐사이트

주요 기사 : 마르텐사이트 스테인리스 스틸

마르텐사이트계 스테인리스강은 몸체 중심의 입방정 구조를 가지며, 다양한 특성을 제공하며, 스테인리스강, 스테인리스 공구강, 크리프 저항강 등으로 사용됩니다.자성을 띠며 크롬 함량이 낮기 때문에 페라이트계 및 오스테나이트계 스테인리스강만큼 부식에 강하지 않습니다.이들은 다음과 같은 네 가지 범주로 나뉩니다(일부 중복됨).[55]

  • Fe-Cr-C 등급.이 등급들은 최초로 사용된 것들이며 여전히 공학 및 내마모성 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
  • Fe-Cr-Ni-C 등급.일부 탄소는 니켈로 대체됩니다.보다 높은 인성과 높은 내식성을 제공합니다.13% Cr, 4% Ni을 가진 Grade EN 1.4303(Casting grade CA6NM)은 주조특성이 좋고 용접성이 좋으며 공동침식에 대한 저항성이 좋기 때문에 수력발전소의[56] 대부분의 Pelton, Kaplan, Francis 터빈에 사용됩니다.
  • 강수 경화 등급.가장 잘 알려진 등급인 EN 1.4542 (17-4 PH라고도 함)는 마르텐사이트 경화와 침전 경화를 결합한 것입니다.높은 강도와 우수한 인성을 구현하며 항공우주 분야 등에 활용되고 있습니다.
  • 소름끼치는 성적.니오븀, 바나듐, 붕소, 코발트를 약간 첨가하면 강도와 크리프 저항이 약 650°C(1,200°F)까지 증가합니다.

마르텐사이트 스테인리스강을 열처리하여 보다 우수한 기계적 특성을 제공할 수 있습니다.열처리에는 일반적으로 세 단계가 포함됩니다.[57]

  1. 강철을 등급에 따라 980–1,050°C(1,800–1,920°F) 범위의 온도로 가열하는 오스테나이징.생성된 오스테나이트는 면심 입방정계 구조를 갖습니다.
  2. 담금질.오스테나이트는 단단한 몸체 중심의 정방정계 결정 구조인 마르텐사이트로 바뀝니다.담금질된 마르텐사이트는 매우 단단하고 대부분의 용도에 너무 부서지기 쉽습니다.잔류 오스테나이트가 일부 남아 있을 수 있습니다.
  3. 템퍼링.마르텐사이트를 약 500°C(930°F)로 가열하고 온도를 유지한 후 공랭합니다.높은 온도는 항복 강도와 궁극 인장 강도를 감소시키지만 연신율과 내충격성을 증가시킵니다.

마르텐사이트 스테인리스강의 일부 탄소를 질소로 대체하는 것은 최근의 개발입니다.[when?]질소의 제한된 용해도는 높은 질소 압력 하에서 용융이 수행되는 압력 전기 슬래그 정제(PESR) 공정에 의해 증가됩니다.최대 0.4%의 질소를 함유한 강철을 사용함으로써 경도와 강도가 높아지고 내식성이 높아졌습니다.PESR이 고가이기 때문에 표준 AOD 공정을 사용하여 더 낮지만 상당한 질소 함량을 달성했습니다.[58][59][60][61][62]

듀플렉스

주요 기사:듀플렉스 스테인리스 스틸

듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트와 페라이트가 혼합된 미세 구조를 가지고 있으며, 이상적인 비율은 50:50이지만 상업용 합금은 40:60의 비율을 가질 수 있습니다.오스테나이트계 스테인리스강보다 크롬(19~32%)과 몰리브덴(최대 5%)이 높고 니켈 함량이 낮은 것이 특징입니다.듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 항복 강도가 약 2배 높습니다.이들의 혼합 미세구조는 오스테나이트계 스테인리스강 타입 304 및 316에 비해 염화물 응력 부식균열에 대해 향상된 저항성을 제공합니다.듀플렉스 등급은 일반적으로 내식성에 따라 린 듀플렉스, 표준 듀플렉스, 슈퍼 듀플렉스의 세 가지 하위 그룹으로 나뉩니다.듀플렉스 스테인리스강의 특성은 비슷한 성능의 슈퍼 오스테나이트 등급보다 전체적으로 낮은 합금 함량으로 달성되므로 많은 응용 분야에서 비용 효율적으로 사용할 수 있습니다.펄프와 종이 산업은 듀플렉스 스테인리스 스틸을 광범위하게 사용한 최초의 산업 중 하나였습니다.오늘날 석유 및 가스 산업은 가장 많은 사용자를 보유하고 있으며 부식에 강한 등급을 요구하여 초이중화 및 초이중화 등급의 개발을 주도하고 있습니다.최근에는 주로 건축 및 건설(콘크리트 철근, 교량용 판, 해안 공사) 및 물 산업에서 구조적 응용을 위해 보다 저렴한(그리고 약간 부식에 약한) 린 듀플렉스가 개발되었습니다.

강수경화

석출 경화 스테인리스강은 오스테나이트 품종과 비슷한 내식성을 가지고 있지만 다른 마르텐사이트 등급보다 더 높은 강도로 석출 경화될 수 있습니다.침전 경화 스테인리스강에는 세 가지 유형이 있습니다.[63]

  • 마르텐사이트 17-4 PH (AISI 630 EN 1.4542)는 약 17 % Cr, 4 % Ni, 4 % Cu 및 0.3 % Nb를 포함합니다.

약 1,040 °C (1,900 °F)에서 용액 처리 후에 퀀칭하면 비교적 연성 마르텐사이트 구조가 됩니다.이후 475°C(887°F)에서 노화 처리하면 Nb 및 Cu가 풍부한 상을 침전시켜 최대 1000MPa 이상의 항복 강도를 높일 수 있습니다.이 뛰어난 강도 수준은 항공우주와 같은 첨단 기술 응용 분야에서 사용됩니다(보통 재용융 후 비금속 포함물을 제거하여 피로 수명을 늘립니다).이 강철의 또 다른 주요 장점은 템퍼링 처리와 달리 노화가 왜곡 및 변색 없이 (거의) 완성된 부품에 적용할 수 있는 온도에서 수행된다는 것입니다.

  • 준 오스테나이트계 17-7 PH(AISI 631 EN 1.4568)는 약 17%의 Cr, 7.2%의 Ni 및 1.2%의 Al을 포함합니다.

일반적인 열처리는 용액 처리와 담금질을 포함합니다.이 시점에서, 그 구조는 오스테나이트 상태로 남아있습니다.마르텐사이트 변형은 -75 °C(-103 °F)의 극저온 처리 또는 심한 냉간 작업(70% 이상의 변형, 일반적으로 냉간 압연 또는 와이어 드로잉)을 통해 얻어집니다.NiAl3 금속간 상을 침전시키는 510°C(950°F)에서의 에이징은 거의 완성된 부품에서 위와 같이 수행됩니다.그런 다음 1400 MPa 이상의 항복 응력 수준에 도달합니다.

  • 오스테나이트 A286[64](ASTM 660 EN 1.4980)은 Cr 15%, Ni 25%, Ti 2.1%, Mo 1.2%, V 1.3% 및 B 0.005%를 함유하고 있습니다.

그 구조는 모든 온도에서 오스테나이트 상태를 유지합니다.

일반적인 열처리는 용액 처리 및 담금질을 포함하며, 이어서 715°C(1,319°F)에서 숙성됩니다.노화는 NiTi를3 침전시켜 상온에서 항복강도를 약 650 MPa(94 ksi)까지 증가시킵니다.위의 등급과는 달리 이 강철의 기계적 특성과 크리프 저항성은 700°C(1,300°F)까지의 온도에서 매우 우수하게 유지됩니다.이에 따라 A286은 제트엔진, 가스터빈, 터보부품 등에 사용되는 Fe계 초합금으로 분류됩니다.

등급들

참고 항목:강재등급 및 SAE 강재등급

150개 이상의 스테인리스 스틸 등급이 인정되고 있으며, 그 중 15개가 가장 널리 사용되고 있습니다.미국 SAE 강철 등급을 포함한 많은 등급제가 사용되고 있습니다.금속 및 합금 통합 번호 체계(Unified Numbering System for Metals and Alloys, UNS)는 1970년 ASTM에 의해 개발되었습니다.유럽인들은 EN 10088을 채택했습니다.[31]

내식성

스테인리스 스틸(아래 줄)은 알루미늄-동(위 줄) 또는 구리-니켈 합금(중간 줄)보다 소금-물 부식에 더 잘 견딜 수 있습니다.

탄소강과 달리 스테인리스강은 습한 환경에 노출될 때 균일한 부식이 발생하지 않습니다.보호되지 않은 탄소강은 공기와 습기의 혼합물에 노출되면 쉽게 녹슬 수 있습니다.생성된 산화철 표면층은 다공성이고 깨지기 쉽습니다.또한 산화철이 원래의 강철보다 더 큰 부피를 차지함에 따라 이 층은 팽창하고 박락과 탈락의 경향이 있으므로, 하부의 강철을 더 공격할 수 있도록 노출시킵니다.이에 비해 스테인리스 스틸은 패시베이션을 겪을 만큼 충분한 크롬을 함유하고 있어 공기 중의 산소와 물 중의 소량의 용존 산소와의 반응에 의해 자연적으로 산화크롬의 얇은 비활성 표면막을 형성합니다.이 수동 필름은 강철 표면으로 산소 확산을 차단하여 추가적인 부식을 방지하고 부식이 금속 덩어리로 확산되는 것을 방지합니다.[65]이 필름은 긁히거나 해당 등급의 고유 내식성을 초과하는 환경의 이상 상태로 인해 일시적으로 방해를 받는 경우에도 자체 수리가 가능합니다.[66][67]

부식에 대한 이 필름의 저항은 스테인리스 스틸의 화학적 조성, 주로 크롬 함량에 따라 달라집니다.일반적으로 균일, 국부적(pitting), 갈바닉(galvanic) 및 SCC(stress corrosion cracking)의 네 가지 부식 형태를 구분합니다.스테인리스 스틸의 등급이 작업 환경에 적합하지 않을 때 이러한 형태의 부식이 발생할 수 있습니다.

"CRES"라는 명칭은 부식에 강한(스테인리스) 강철을 의미합니다.

유니폼

균일한 부식은 펄프 및 종이 산업과 같이 일반적으로 화학 물질이 생산되거나 많이 사용되는 매우 공격적인 환경에서 발생합니다.강철의 전체 표면이 공격을 받고 부식은 mm/년 단위의 부식 속도로 표시됩니다(보통 0.1 mm/년 미만은 허용 가능합니다).부식 테이블은 가이드라인을 제공합니다.[68]

이것은 일반적으로 스테인리스강이 산성 또는 염기성 용액에 노출되는 경우에 해당됩니다.스테인리스강의 부식 여부는 산 또는 염기의 종류와 농도, 용액의 온도에 따라 달라집니다.일반적으로 광범위하게 발표된 부식 데이터 또는 실험실 부식 테스트를 쉽게 수행할 수 있기 때문에 균일한 부식은 피하기 쉽습니다.

스테인리스 스틸은 이 담수화 장비에서 볼 수 있듯이 부식에 완전히 영향을 받지 않습니다.

산성 용액은 일반적으로 염산, 희황산 등의 환원산과 질산, 농축황산 등의 산화산으로 나눌 수 있습니다.크롬 및 몰리브덴 함량이 증가하면 산을 감소시키는 저항성이 증가하고 크롬 및 실리콘 함량이 증가하면 산을 산화시키는 저항성이 증가합니다.황산은 가장 많이 생산되는 산업용 화학물질 중 하나입니다.실온에서 타입 304 스테인리스 스틸은 3%의 산에 대해서만 저항력이 있는 반면 타입 316은 최대 50°C(120°F)까지 3%의 산에 저항력이 있고 실온에서 20%의 산에 저항력이 있습니다.따라서 타입 304 SS는 황산과 접촉할 때 거의 사용되지 않습니다.타입 904L와 합금 20은 상온보다 더 높은 농도에서 황산에 강합니다.[69][70]농축 황산은 질산과 같은 산화성을 가지고 있기 때문에 실리콘을 함유한 스테인리스강도 유용합니다.[citation needed]염산은 모든 종류의 스테인리스 스틸을 손상시키므로 피해야 합니다.[1]: 118 [71]모든 유형의 스테인리스 스틸은 실온에서 인산과 질산의 공격에 저항합니다.고농도 및 고온에서는 공격이 발생하며, 고합금 스테인리스강이 필요합니다.[72][73]일반적으로 유기산은 염산이나 황산과 같은 광산보다 부식성이 적습니다.

304형 및 316형 스테인리스강은 고농도 및 고온에서도 수산화암모늄과 같은 약한 염기에 영향을 받지 않습니다.고농도 및 고온에서 수산화나트륨과 같은 더 강한 염기에 노출되는 동일한 등급의 물질은 약간의 에칭 및 균열을 경험할 수 있습니다.[74]크롬 및 니켈 함량이 증가하면 저항이 증가합니다.

모든 등급은 알데하이드 및 아민의 손상에 저항하지만 후자의 경우 유형 316이 유형 304보다 바람직합니다. 셀룰로스 아세테이트는 온도를 낮게 유지하지 않는 한 유형 304를 손상시킵니다.지방과 지방산은 150°C 이상의 온도에서 304형에만 영향을 미치며, 260°C 이상의 온도에서는 316형 SS에만 영향을 미치지만, 317형 SS는 모든 온도에서 영향을 받지 않습니다.요소를 가공하기 위해서는 타입 316L가 필요합니다.[1][page needed]

현지화된

국부적인 부식은 예를 들어 구멍 부식, 틈새 부식 등 여러 가지 방법으로 발생할 수 있습니다.이러한 국부적인 공격은 염화 이온이 있을 때 가장 흔히 발생합니다.염화물 수준이 높을수록 고합금 스테인리스강이 필요합니다.

국부적 부식은 다음과 같은 여러 요인에 의존하기 때문에 예측이 어려울 수 있습니다.

  • 염화이온농도.염화물 용액 농도를 알 수 있는 경우에도 국부적인 부식이 예기치 않게 발생할 수 있습니다.염화 이온은 증발 및 응축으로 인해 균열(예: 개스킷 아래)과 같은 특정 영역 또는 증기 공간의 표면에 불균일하게 농축될 수 있습니다.
  • 온도: 온도가 올라가면 민감도가 높아집니다.
  • 산도: 산도를 높이면 감수성이 높아집니다.
  • 정체: 정체된 상태는 민감성을 증가시킵니다.
  • 산화종: 철과 구리 이온과 같은 산화종의 존재는 민감성을 증가시킵니다.

피트 부식은 국부 부식의 가장 일반적인 형태로 간주됩니다.피트팅 부식에 대한 스테인리스강의 내식성은 종종 다음 공식을 통해 얻은 PREN에 의해 표현됩니다.

여기서 항들은 크롬, 몰리브덴 및 질소의 질량에 의한 함량의 비율에 해당합니다.예를 들어 강철이 15% 크롬 %Cr로 구성되어 있다면 15와 같습니다.

PREN이 높을수록 Pitting 부식 저항성이 높습니다.따라서 크롬, 몰리브덴 및 질소 함량이 증가하면 피트팅 부식에 대한 저항성이 향상됩니다.

특정 강철의 PREN은 이론적으로 피트 부식에 견딜 수 있는 정도로 충분할 수 있지만, 불량한 설계로 인해 제한된 영역(오버랩 플레이트, 와셔 플레이트 인터페이스 등)이 생성되거나 재료에 퇴적물이 형성될 때에도 틈 부식이 발생할 수 있습니다.이러한 선택 영역에서는 서비스 조건에 맞게 FREN이 충분히 높지 않을 수 있습니다.부식의 원인이 되는 용액 내에 존재하는 활성 화합물의 농도에 따른 양호한 설계, 제작 기술, 합금의 선택, 적절한 작동 조건, pH 등이 이러한 부식을 방지할 수 있습니다.[75]

스트레스

응력 부식 균열(Stress Corrosion Cracking, SCC)은 변형이 없는 부품의 갑작스런 균열 및 고장입니다.다음 세 가지 조건을 충족할 때 발생할 수 있습니다.

  • (가해진 하중 또는 잔류 응력에 의해) 부품에 응력이 가해집니다.
  • 환경은 공격적입니다(고염화 수준, 50°C(120°F) 이상의 온도, HS2 존재).
  • 스테인리스 스틸은 SCC 저항성이 충분하지 않습니다.

SCC 메커니즘은 다음과 같은 일련의 이벤트에서 비롯됩니다.

  1. 핏팅이 발생합니다.
  2. 균열은 구덩이 시작 지점에서 시작됩니다.
  3. 균열은 초입 또는 입자간 모드로 금속을 통해 전파됩니다.
  4. 실패가 발생합니다.

피트팅은 보통 보기 흉한 표면을 초래하고 최악의 경우 스테인리스 시트의 천공을 초래하는 반면, SCC에 의한 고장은 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.따라서 부식의 특수한 형태로 간주됩니다.

SCC는 몇 가지 조건을 충족해야 하므로 다음과 같은 비교적 쉬운 조치로 대응할 수 있습니다.

  • 응력 수준을 감소시키는 것(오일 및 가스 사양은 HS 함유2 환경에서 최대 응력 수준에 대한 요구 사항을 제공함).
  • 환경에 대한 공격성 평가(염화물 함량이 높고 50°C(120°F) 이상의 온도 등)
  • 적절한 유형의 스테인리스강 선택: 904L 등급 또는 초이중(페라이트계 스테인리스강 및 듀플렉스계 스테인리스강은 SCC에 매우 강함)과 같은 슈퍼 오스테나이트를 선택합니다.

갈바닉

왼쪽의 너트는 스테인리스 스틸이 아니고 오른쪽의 너트와 달리 녹슬었습니다.

갈바닉 부식[76]("이종-금속 부식"이라고도 함)은 부식성 전해질에서 두 개의 이종 물질이 결합될 때 유발되는 부식 손상을 말합니다.가장 흔한 전해질은 민물에서 바닷물에 이르는 물입니다.갈바닉 커플이 형성될 때, 커플의 금속 중 하나는 양극이 되어 단독보다 더 빨리 부식되고, 다른 하나는 음극이 되어 단독보다 더 느리게 부식됩니다.스테인리스 스틸은 탄소강 및 알루미늄보다 양극 전위가 높기 때문에 음극이 되어 양극 금속의 부식을 가속화합니다.물과 접촉하는 스테인리스 강판을 고정하는 알루미늄 리벳의 부식을 예로 들 수 있습니다.[77]양극과 음극의 상대 표면적은 부식 속도를 결정하는 데 중요합니다.상기 예에서 리벳의 표면적은 스테인레스 강판의 표면적에 비하여 작으므로 급격한 부식이 발생합니다.[77]그러나 스테인리스 스틸 고정 장치를 사용하여 알루미늄 시트를 조립하는 경우 알루미늄 표면의 갈바닉 전류 밀도가 수십 배 더 작아지기 때문에 갈바닉 부식 속도가 훨씬 느려집니다.[77]실수가 빈번하게 발생하는 것은 탄소강 고정장치로 스테인리스 강판을 조립하는 것이지만, 탄소강 고정장치로 스테인리스 강판을 사용하는 것은 일반적으로 허용 가능하지만, 그 반대의 경우는 허용되지 않습니다.가능한 경우 이종 금속 사이에 전기 절연을 제공하는 것이 이러한 유형의 부식을 방지하는 데 효과적입니다.[77]

고온

높은 온도에서 모든 금속은 뜨거운 가스와 반응합니다.가장 일반적인 고온 가스 혼합물은 공기이며, 이 중 산소가 가장 반응성이 높은 성분입니다.공기 중 부식을 방지하기 위해 탄소강은 약 480°C(900°F)로 제한됩니다.크롬, 실리콘 및 알루미늄을 첨가하면 스테인리스강의 내산화성이 증가합니다.세륨과 이트륨을 약간 첨가하면 표면의 산화물 층의 접착력이 증가합니다.[78]크롬을 첨가하는 것은 스테인리스 스틸에서 고온 부식 저항성을 증가시키는 가장 일반적인 방법으로 남아 있습니다. 크롬은 산소와 반응하여 크롬 산화물 스케일을 형성하고, 이는 재료 내로의 산소 확산을 감소시킵니다.스테인리스 스틸의 최소 10.5% 크롬은 약 700°C(1,300°F)까지 저항을 제공하며, 16% 크롬은 약 1,200°C(2,200°F)까지 저항을 제공합니다.타입 304는 크롬이 18%인 스테인리스 스틸의 가장 일반적인 등급으로 약 870°C(1,600°F)에 저항성이 있습니다.이산화황, 황화수소, 일산화탄소, 염소와 같은 다른 가스들도 스테인리스 스틸을 공격합니다.다른 가스에 대한 저항은 가스의 종류, 온도 및 스테인리스강의 합금 함량에 따라 달라집니다.[79][80]페라이트 등급 Fe-Cr-Al은 최대 5%의 알루미늄을 추가하여 고온에서 전기 저항성과 산화 저항성을 갖도록 설계되었습니다.이러한 합금에는 와이어나 리본 형태로 생산되는 칸탈(Kanthal.[81]

표준마감

주요 기사 : 브러시드 메탈(Brushed metal)
Matte surface of pipe, with a few horizontal scratches
316L 스테인리스 스틸, 연마되지 않은 밀 마감 처리

표준 공장 마감재는 롤러와 기계 연마재에 의해 직접 편평하게 압연된 스테인리스강에 적용할 수 있습니다.강철을 먼저 크기와 두께로 압연한 다음 어닐링하여 최종 재료의 특성을 변경합니다.표면에 형성된 산화물(밀 스케일)은 산세를 통해 제거되며, 표면에 패시베이션 층이 형성됩니다.그런 다음 원하는 심미적 외관을 달성하기 위해 마무리 작업을 수행할 수 있습니다.[82][83]

ASTM A480/A480M-18(DIN)에서 스테인리스강 마감재를 설명하기 위해 미국에서는 다음과 같은 명칭이 사용되고 있습니다.[84]

  • 0호 : 열연, 어닐링, 두꺼운 플레이트
  • No.1 (1D): 열연, 어닐링 및 패시베이션
  • No.2D (2D) : 냉간압연, 어닐링, 절임, 패시베이션
  • No.2B(2B): 고도로 연마된 롤러를 통과하는 추가 패스로 위와 같음
  • No.2BA(2R): 위와 같은 밝은 어닐링(BA 또는 2R) 후 무산소 대기 조건에서 밝은 어닐링
  • No.3 (G-2G:) 기계적으로 적용된 조잡한 연마재 마감
  • 4호(1J-2J): 브러시 마감
  • 5번: 새틴 마감
  • 6번(1K-2K): 무광 마감(브러쉬는 4번보다 매끈함)
  • 7호(1P-2P): 반사마감
  • 8번: 미러 피니쉬
  • 9번: 비드 블라스트 마감
  • 10번: 열색 마감 – 다양한 전기 연마 표면 및 열색 표면 제공

합류

스테인리스강의 경우 다양한 접합 공정을 사용할 수 있지만, 용접이 가장 일반적입니다.[85][51]

용접의 용이성은 주로 사용되는 스테인리스 스틸의 종류에 따라 달라집니다.오스테나이트계 스테인리스강은 기본 금속(냉간 가공되지 않음)과 유사한 용접 특성을 가진 전기 아크 용접이 가장 용이합니다.마르텐사이트 스테인리스강은 전기 아크로 용접할 수도 있지만, 냉각 시 열 영향 영역(HAZ)과 융착 영역(FZ)이 마르텐사이트를 형성하기 때문에 용접부의 균열을 방지하기 위해 주의를 기울여야 합니다.부적절한 용접 작업은 용접 후면에 추가적으로 슈가링(산화물 스케일링) 및/또는 히트 틴트(heat tint)를 유발할 수 있습니다.이는 백퍼징 가스, 백킹 플레이트 및 플럭스를 사용하여 방지할 수 있습니다.[86]용접 후 열처리가 거의 항상 필요하며 용접 전 예열도 필요한 경우가 있습니다.[51]타입 430 페라이트계 스테인리스강의 전기 아크 용접은 HAZ 내의 결정립 성장을 초래하고, 이는 취성으로 이어집니다.이것은 안정화된 페라이트 등급으로 크게 극복되었으며, 니오븀, 티타늄 및 지르코늄은 곡물 성장을 방해하는 침전물을 형성합니다.[87][88]전기 아크에 의한 듀플렉스 스테인리스강 용접은 일반적인 방법이지만 공정 파라미터를 주의 깊게 제어해야 합니다.그렇지 않으면 원치 않는 금속 간 상의 침전이 발생하여 용접부의 인성이 저하됩니다.[89]

전기 아크 용접 프로세스는 다음과 같습니다.[85]

MIG, MAG 및 TIG 용접이 가장 일반적인 방법입니다.

기타 용접 공정은 다음과 같습니다.

스테인리스 스틸은 실리콘, 실릴 개질 폴리머, 에폭시와 같은 접착제와 결합될 수 있습니다.아크릴 및 폴리우레탄 접착제가 사용되는 경우도 있습니다.[90]

생산.

전 세계 스테인리스강 생산의 대부분은 다음과 같은 공정으로 생산됩니다.

  • 전기 아크로(EAF): 스테인리스 스크랩, 기타 철 스크랩 및 철 합금(Fe Cr, Fe Ni, Fe Mo, Fe Si)이 함께 용융됩니다.그런 다음 용탕을 레이들에 부어 AOD 프로세스로 옮깁니다(아래 참조).
  • 아르곤 산소 탈탄화(AOD): 용강 내의 탄소를 (일산화탄소 가스로 바꿈으로써) 제거하고 원하는 화학적 조성을 달성하기 위해 다른 조성 조정이 이루어집니다.
  • 연속 주조(CC): 용융 금속은 평면 제품용 슬래브(일반적인 단면은 두께 20cm(7.9인치), 폭 2m(6.6피트)로 응고되거나 꽃이 피게 됩니다(단면은 매우 다양하지만 평균 크기는 25x25cm(9.8인치×9.8인치)입니다).
  • HR(Hot Rolling): 슬래브와 블룸을 용광로에서 재가열하여 열연합니다.열간 압연은 슬래브의 두께를 줄여 약 3mm(0.12인치) 두께의 코일을 생성합니다.한편, 블룸은 압연기의 출구에서 길이로 절단된 바(bar) 또는 감긴 와이어 로드(wire rod)로 열간 압연된다.
  • 냉간 마감(CF)은 마감되는 제품의 종류에 따라 달라집니다.
    • 열연 코일은 표면의 산화물 스케일을 제거하기 위해 산 용액에서 절임된 후 센지미르 압연 공장에서 냉간 압연되고 원하는 두께와 표면 마감이 얻어질 때까지 보호 분위기에서 어닐링됩니다.슬리팅(slitting) 및 튜브 성형(tube forming)과 같은 추가 작업은 다운스트림 설비에서 수행될 수 있습니다.
    • 열연봉을 직선으로 세운 다음 필요한 공차로 가공하고 마무리합니다.
    • 이후 와이어 로드 코일을 가공하여 드로잉 벤치에 냉간 마감 바(bar), 볼트 제조 기계에 고정 장치(fasten), 단일 또는 다중 패스 드로잉 기계에 와이어를 생성합니다.

세계 스테인리스 스틸 생산 수치는 국제 스테인리스 스틸 포럼에서 매년 발표됩니다.유럽연합 생산 수치 중 이탈리아, 벨기에, 스페인은 눈에 띄었고 캐나다와 멕시코는 한 건도 생산하지 못했습니다.중국, 일본, 한국, 대만, 인도, 미국, 인도네시아는 대규모 생산국이었고 러시아는 거의 생산하지 않았다고 보고했습니다.[45]

플랫 및 롱 제품(미터톤, '000s')의 세계 스테인리스 스틸 생산)
연도
유럽 연합
아메리카 대륙
중국
중국을 제외한 아시아
타국
 세계
2021 7181 2368 32632 7792 8316 58289
2020 6323 2144 30139 6429 5857 50892
2019 6805 2593 29400 7894 5525 52218
2018 7386 2808 26706 8195 5635 50729
2017 7377 2754 25774 8030 4146 48081
2016 7280 2931 24938 9956 672 45778
2015 7169 2747 21562 9462 609 41548
2014 7252 2813 21692 9333 595 41686
2013 7147 2454 18984 9276 644 38506

2017년 스테인리스 스틸 제품군별 생산 내역:

  • 오스테나이트계 스테인리스강 Cr-Ni(300계라고도 함, 위의 "등급" 섹션 참조): 54%
  • 오스테나이트계 스테인리스강 Cr-Mn(200계라고도 함): 21%
  • 페라이트계 및 마르텐사이트계 스테인리스강(400계라고도 함): 23%

적용들

주요 기사:스테인리스강의 용도 목록

스테인리스 스틸은 건축, 미술, 화학 공학, 식음료 제조, 자동차, 의약, 에너지 및 화기 등 다양한 분야에 사용됩니다.

생애주기비용

LCC(Life Cycle Cost) 계산은 건물이나 교량과 같은 프로젝트의 전체 수명 동안 가장 낮은 비용을 초래할 설계와 재료를 선택하는 데 사용됩니다.[91][92]

공식은 간단한 형태로 다음과 같습니다.[93][94][verification needed]

여기서 LCC는 전체 수명주기 비용, AC는 획득 비용, IC는 설치 비용, OC는 운영 및 유지 비용, LP는 다운타임으로 인한 생산 손실 비용, RC는 대체 자재 비용을 의미합니다.

또한 N은 프로젝트의 계획수명, 즉 이자율, n은 특정 OC 또는 LP 또는 RC가 발생하는 연도입니다.이자율(i)은 연도별 비용을 현재가치로 환산(은행과 보험사에서 많이 사용하는 방법)하여 공정하게 가산하고 비교할 수 있도록 하는 것입니다.합 공식( ∑ 을 사용하면 프로젝트의 전체 기간 동안 지출된 비용이 이자율로 수정된 후 누적되어야 한다는 사실을 파악할 수 있습니다.

재료선택에 있어서 LCC의 적용

프로젝트에 사용되는 스테인리스 스틸은 다른 재료에 비해 LCC 값이 낮은 경우가 많습니다.스테인리스 스틸 부품의 높은 취득 비용(AC)은 종종 운영 및 유지 비용의 개선, 생산 손실(LP) 비용의 감소, 스테인리스 스틸 부품의 높은 재판매 가치로 상쇄됩니다.[citation needed]

LCC 계산은 대개 프로젝트 자체에 한정됩니다.그러나 프로젝트 이해관계자가 고려하기를 원하는 다른 비용이 있을 수 있습니다.[citation needed]

  • 발전소, 상수도 및 폐수처리, 병원 등의 공공시설은 가동을 중단할 수 없습니다.유지보수를 수행하려면 지속적인 서비스와 관련된 추가 비용이 필요합니다.
  • 간접적인 사회적 비용(정치적 영향 가능성이 있음)은 교량의 폐쇄 또는 교통량 감소, 대기 행렬, 지연, 근로 시간 손실, 공회전 차량에 의한 오염 증가와 같은 일부 상황에서 발생할 수 있습니다.

지속가능성 – 재활용 및 재사용

스테인리스강(모든 등급, 모든 국가)의 평균 탄소 발자국은 생산된 스테인리스강 kg당 CO2 2.90 kg으로 추정되며,[95] 이 중 1.92 kg은 원료(Cr, Ni, Mo)에서 배출되며, 0.54 kg은 전기 및 증기에서 배출되며, 0.44 kg은 직접 배출됩니다(즉, 스테인리스강 공장에서).더 깨끗한 전기 공급원을 사용하는 국가(예: 원자력 에너지를 사용하는 프랑스)에서 생산되는 스테인리스 스틸의 탄소 배출량은 더 적습니다.Ni가 없는 페라이트계는 8% Ni 이상인 오스테나이트계보다 CO2 풋프린트가 적습니다.탄소 발자국이 재료 선택을 결정하는 유일한 지속 가능성 관련 요인이 되어서는 안 됩니다.

  • 제품 수명, 유지보수, 수리 또는 수명의 조기 종료(계획된 노후화)로 인해 초기 재료 차이를 훨씬 뛰어넘어 전체적인 설치 공간이 증가할 수 있습니다.또한 (일반적으로 교량의 경우) 서비스 손실로 인해 대기열, 연료 낭비, 인력 손실과 같은 숨겨진 비용이 크게 발생할 수 있습니다.
  • 주어진 서비스를 제공하기 위해 사용되는 재료의 양은 성능, 특히 강도 수준에 따라 달라지므로 보다 가벼운 구조와 구성 요소를 허용할 수 있습니다.

스테인리스 스틸은 100% 재활용이 가능합니다.[96][97][98]평균적인 스테인리스 스틸 물체는 약 60%의 재활용 재료로 구성되어 있으며, 이 중 약 40%는 수명이 다한 제품에서 유래하고 나머지 60%는 제조 공정에서 유래합니다.[99]재활용 함량이 높아지는 것을 막는 것은 매우 높은 재활용률에도 불구하고 스테인리스 스틸 스크랩을 사용할 수 있다는 것입니다.International Resource Panel의 Metal Stocks in Society 보고서에 따르면, 사회에서 사용되는 스테인리스 스틸의 1인당 재고량은 선진국에서는 80~180 kg (180~400 lb)이고 후진국에서는 15 kg (33 lb)입니다.사용 가능한 스크랩을 많은 스테인리스 스틸 시장에 재활용하는 2차 시장이 있습니다.제품은 코일, 시트, 블랭크가 대부분입니다.이 재료는 저렴한 가격으로 구입하여 상업용 품질의 우표 및 판금 주택에 판매됩니다.재질에 흠집, 구덩이, 움푹 패인 부분이 있을 수 있지만 현재 사양대로 제작되었습니다.[citation needed]

스테인리스강 사이클은 탄소강 스크랩, 1차 금속, 슬래그로 시작합니다.다음 단계는 제철소에서 열연 및 냉연 철강 제품을 생산하는 것입니다.일부 스크랩은 생산되며, 이는 용융 공장에서 직접 재사용됩니다.부품 제조는 세 번째 단계입니다.일부 스크랩은 생성되어 재활용 루프로 들어갑니다.최종재의 조립과 그 사용은 어떠한 물질적 손실도 발생시키지 않습니다.네 번째 단계는 제품(주방용품, 펄프 및 종이 공장 또는 자동차 부품 등)의 수명이 다한 후 재활용을 위해 스테인리스 스틸을 수집하는 것입니다.아래 표에 나와 있는 것처럼 스테인리스강을 재활용 루프로 진입시키는 것이 가장 어려운 부분입니다.

분야별[100] 재활용품 수거 추정치
최종사용부문 결과. 사용량, 전 세계 평균 견적서
2000 2005 평균수명
(년)		 계수
변주의		 매립지로 재활용을 위해 수거함
총 그중에서 스테인리스 스틸로 그 중에서 탄소강으로
빌딩 및 인프라 17% 18% 50 30% 8% 92% 95% 5%
운송(총) 21% 18% 13% 87% 85% 15%
그중에서 승용차는 17% 14% 14 15%
그중에서 다른것들 4% 4% 30 20%
산업기계 29% 26% 25 20% 8% 92% 95% 5%
가전제품 및 전자제품 10% 10% 15 20% 30% 70% 95% 5%
금속재 23% 27% 15 25% 40% 60% 80% 20%

나노스케일 스테인리스강

스테인리스강 나노입자는 실험실에서 생산되었습니다.[101][102]이들은 고성능 용도의 첨가제로서 용도가 있을 수 있습니다.예를 들어, 나노 스케일의 스테인리스 스틸 기반 촉매를 제조하기 위한 황화, 인화 및 질화 처리는 물 분할을 위한 스테인리스 스틸의 전기촉매 성능을 향상시킬 수 있습니다.[103]

건강에 미치는 영향

스테인리스 스틸을 용접하는 동안 연기를 흡입하여 암(특히 폐암)이 발생할 가능성이 있다는 광범위한 연구 결과가 있습니다.[104][105][106][107][108][109]스테인리스 용접은 카드뮴 산화물, 니켈, 크롬 등에서 발암성 매연이 발생한 것으로 의심됩니다.[110]호주 암 위원회(Cancer Council Australia)에 따르면 "2017년 모든 유형의 용접 매연이 1군 발암물질로 분류되었습니다."[110]

스테인리스 스틸은 일반적으로 생물학적으로 불활성인 것으로 여겨집니다.하지만 요리를 하는 동안, 새로운 스테인리스 식기에서 적은 양의 니켈과 크롬이 침출되어 산성이 높은 음식이 됩니다.[111]니켈은 암 위험, 특히 폐암과 비강암의 원인이 될 수 있습니다.[112][113]그러나 스테인리스 식기류와 암과의 연관성은 확인되지 않았습니다.[114]

참고 항목

메모들

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