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스테인리스강의 개발 역사

전문가 제언: ○ 성분상으로 11% 이상의 Cr을 함유하는 강으로 정의하고 있는 스테인리스(stainless, 이하 STS로 칭함)강 중에서 수요의 대부분을 차지하는 페라이트(α)계 고Cr STS강과 오스테나이트(γ)계 Cr-Ni STS강의 원형은 이미 1910년대 초에 출현하여 실용되었으며, 그 동안 각종 합금원소의 첨가에 의한 특성의 개량으로 현재 약 180종 이상의 강종이 보고되고 있다.

○ STS강은 저탄소화와 합금첨가에 의한 조직제어에 의하여 내식성, 내열성, 강도 등의 특성이 개량되어 왔다. 합금조성에 따른 조직 변화는 Ni당량 및 Cr당량과 조직의 관계를 나타내는 Schaeffler도로 유추할 수 있다. C(30), N(25), Mn(0.5) 등이 기여하는(괄호 안의 숫자는 기여계수) Ni당량이 클수록 γ상이, Si(2), Mo(1.5), V(5), Al(5.5), Nb(1.75) 등이 기여하는 Cr당량이 클수록 α상이 안정화되며, Ni/Cr 당량비에 따라 마텐자이트상이나 (α+γ) 2상 조직이 안정화된다.

○ STS강 소비량의 75% 이상을 차지하는 γ계 18Cr-8Ni STS강은 고가의 Ni 사용과 입계부식이 문제로 되어 왔다. Ni에 대해서는 Ni의 첨가를 절약하는 고질소 STS강, Mn 첨가에 의한 2상조직강의 개발과 이용이 활성화되고 있다. 입계부식 문제는 가공열처리를 통하여 Cr탄화물의 석출을 억제하는 저에너지 대응입계(CSL입계)를 고밀도로 분산시키는 입계공학 수법에 의하여 부식저항을 크게 개선하는 데 성공하고 있다.

○ 2010년 우리나라는 전 세계 STS강 생산량(3,068만 톤)의 5.5%에 해당하는 170만 톤의 STS강을 생산하였으며 2011년에는 20% 증가한 206만 톤의 생산이 예상된다. POSCO에서는 304스테인리스강의 대용으로 사용할 수 있는 Ni-free 페라이트계 스테인리스강(상품명 POS445NF)을 개발하여 실용화하고 있다. POS445NF강은 Cr을 20～23%로 높이고, Ti와 Nb를 첨가하여 C와 N을 안정화시켜 입계부식을 방지함으로써 300계열의 γ계 스테인리스강의 문제를 해결하고 있다.

저자: Koichiro Osozawa
자료유형: 학술정보