강철은 광범위한 금속 합금을 통칭하는 용어입니다. 강철은 흔하고 활용도가 매우 높은 금속으로, 다양한 분야에 적용됩니다. 강철은 등급이 다양하지만, 일반적으로 탄소강과 스테인리스강의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

두 강철을 구분하는 기본적인 특징은 크롬 함량입니다. 탄소강은 크롬 함량이 10.5% 미만인 반면, 스테인리스강은 10.5% 이상의 크롬을 함유해야 합니다. 이러한 크롬 함량 차이로 인해 두 종류의 강철은 서로 다른 물성을 지닙니다.

스테인리스강과 탄소강의 차이점: 스테인리스강은 주로 크롬과 니켈 등의 합금 원소를 첨가하여 만들어집니다. 산화 방지 기능을 갖추고 있어 '불산화성'이라는 뜻으로 '녹스강'이라고도 불립니다. 스테인리스강은 크롬 보호층이 금속의 철 성분이 환경 산소에 노출되어 산화되는 것을 막아주기 때문에 내식성이 뛰어나며, 이러한 특성 때문에 '스테인리스강'이라고 불립니다.

스테인리스강의 종류는 크롬 함량에 따라 여러 종류로 나뉩니다. 일반적으로 크롬 함량이 낮은 스테인리스강은 가격이 저렴하고 내구성이 떨어집니다. 다음은 각기 다른 특성을 가진 스테인리스강의 종류입니다.

오스테나이트계 스테인리스강: 가장 널리 사용되는 스테인리스강으로, 항복 강도는 낮지만 내식성과 내열성이 뛰어납니다. 가정용품, 산업용 배관 및 용기, 건축 자재, 건축물 외장재 등에 주로 사용됩니다.

페라이트계 스테인리스강: 니켈을 함유하지 않는 스테인리스강으로, 다른 유형의 스테인리스강에 비해 내식성, 내열성, 균열 저항성이 우수합니다. 세탁기, 보일러, 실내 건축물 등에 많이 사용됩니다.

마르텐사이트계 스테인리스강: 자성을 띠는 경우가 많으며, 크롬 함량이 낮아 다른 유형의 스테인리스강에 비해 내식성이 떨어집니다. 하지만 강도가 매우 높아 칼이나 터빈 블레이드 제작에 사용됩니다.

듀플렉스계 스테인리스강: 오스테나이트계와 페라이트계 스테인리스강의 복합재로, 강도와 유연성이 뛰어납니다. 오스테나이트계 스테인리스강보다 항복 강도가 두 배 이상 높으며, 제지, 펄프, 조선, 석유화학 산업 등에서 널리 사용됩니다.

석출형 스테인리스강: 이 유형의 스테인리스강은 오스테나이트계 금속과 동일한 수준의 내식성을 가지고 있지만, 알루미늄, 구리, 니오븀과 같은 다른 원소를 첨가하여 경화시켜 더욱 강하게 만들 수 있습니다.

스테인리스강의 장점

– 내식성

– 고온 및 저온 내성

– 다양한 종류 제공

– 강하고 내구성이 뛰어남

– 유지 보수가 적고 세척이 용이함

– 수명이 김

– 수명 대비 가격이 저렴함

– 매력적인 외관 마감을 위한 맞춤 제작 가능

– 변색이 잘 되지 않음

– 친환경적이며 재활용 가능

응용 분야: 스테인리스강은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 사용됩니다. 스테인리스강의 최초 산업적 적용은 1930년대 포드 자동차 산업에서 이루어졌습니다. 그 이후로 자동차의 배기 시스템, 그릴, 트림, 다양한 구조 부품에 사용되어 왔습니다. 또한 항공기 제작에도 사용되어 기체, 제트 엔진, 착륙 장치 등을 만듭니다. 내식성과 낮은 유지보수성 덕분에 스테인리스강은 화학 물질을 운송하고 취급하는 데 매우 유용합니다. 의료 기술 분야에서도 스테인리스강이 사용됩니다.

강도, 내구성, 유연성 덕분에 특정 종류의 스테인리스강은 건축에도 사용됩니다. 스테인리스강의 미적인 특징과 매력적인 마감은 건축 분야에서의 활용도를 더욱 높여줍니다. 또한 세척이 용이합니다. 이러한 이유로 스테인리스강의 가격은 탄소강보다 훨씬 높습니다.

이 밖에도 스테인리스강은 식품 및 요식업 산업에서 조리기구, 식기류, 주방용품, 가전제품 제조에 널리 사용됩니다. 흥미로운 점은 스테인리스강 중에서도 연성이 낮은 등급은 칼과 같은 주방용품을 만드는 데 사용되는 반면, 연성이 높은 등급은 그릴, 오븐, 냄비, 싱크대 등을 만드는 데 사용된다는 것입니다.

탄소강은 앞서 언급했듯이 크롬 함량이 훨씬 낮습니다. 대신 탄소와 유사한 합금에 다른 재료를 첨가하여 만들어집니다. 탄소 함량은 보통 2~2.5%입니다. 스테인리스강과는 달리 탄소강은 녹이 슬기 쉽지만, 가격이 저렴하고 탄소 함량에 따라 기계적 특성이 다릅니다. 저탄소강은 일반적으로 무르기 때문에 가공과 용접이 용이합니다. 반면 고탄소강은 강도가 높지만 가공하기는 훨씬 어렵습니다.

탄소강의 종류 탄소강 합금을 정의하는 가장 중요한 요소는 탄소 함량입니다. 탄소강은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

저탄소강: 가장 널리 사용되는 형태로, 탄소 함량이 0.25% 미만입니다. 상대적으로 강도가 약하고 부드럽지만 연성이 뛰어나고 용접이 용이하여 저렴한 비용으로 가공 및 용접 작업에 사용됩니다.

중탄소강: 일반적으로 탄소 함량이 0.25~0.6%, 망간 함량이 0.6~1.65%입니다. 열처리를 통해 강도를 향상시킬 수 있지만, 합금 원소를 첨가하지 않는 한 매우 얇은 부분에만 열처리가 가능합니다. 저탄소강보다 강도는 높지만 연성은 떨어집니다.

고탄소강: 탄소강 중 가장 단단하고 인성이 뛰어납니다. 연성은 가장 낮지만 내마모성이 매우 우수합니다. 탄소 함량은 0.6%에서 1.25% 사이이며, 망간 함량은 약 0.3%에서 0.9%입니다.