내열강이란 무엇인가?

내열강이란 무엇인가?

열과의 전쟁을 이겨낸 내열강

초기의 철강산업을 지배한 강종은 '탄소강'이었다. 큰 돈 들이지 않고 간단한 탄소(C) 성분 하나로 강의 경도를 조절할 수 있다는 것은 정말 매력적이었다. 이로인해 탄소강이 지배하던 시대는 '스테인리스강'이 개발되기 전까지 꽤 오랜기간 지속되었다. 스테인리스강의 등장은 실로 획기적인 사건이었다. 철의 치명적인 약점인 녹을 잡았고 광택, 경도 등 다른 특성들도 손색이 없었다.

그러나 산업이 고도화되고 세분화되면서 요구하는 조건은 점점 까다로워졌다. 철강도 이에 맞는 맞춤 소재 공급이 절실하게 되었다. 이러한 환경에서 개발된 대표적인 강종이 내열강, 베어링강, 스프링강 등 '특수용도강' 이다. 이 중에서 '내열강'에 대해 알아보자.

<<내열강이란 무엇인가>>

내열강(耐熱鋼, Heat Resisting Steel)은 글자의 의미에서 알 수 있듯이 '열에 견디는 강' 이다. 표기된 강종이 'STR'(우리나라 규격)이나 'SUH'(일본 규격)로 시작하면 모두 내열강이라  보면된다. 표기 끝의 'R'과 'H'는 'Resistant'(견디는, 저항하는)나 'Heat'(열)란 단어에서 따왔다. 여기서 '열'이라는 것은 공업적으로 350℃ 이상을 말한다. 내열강을 다시 정리하면 "350℃ 이상 고온이 접촉하는 곳에 재료로 사용되는 강" 이다.

<<내열강은 어떤 곳에 사용하는가>>

우리 주변에서 고열이 발생하는 곳을 생각하면 쉽게 내열강을 연결시킬 수 있다. 첫번째로 생각할 수 있는 것은, 고온 고압 물질을 취급하는 화학공업에 들어가는 '보일러'를 비롯한 각종 설비 장치용 소재를 들 수 있다. 두번째는 자동차나 선박, 항공기 등의 엔진내부 밸브용 소재이다. 이들 밸브는 연료의 연소과정에서 발생하는 뜨거운 열을 이겨내야 한다. 세번째는 전기장판이나 히터 등의 전열기 속 니크롬선과 같이 직접 발열하는 부품의 소재로 사용한다. 네번째는 가스터빈이나 제트엔진 등과 같이 가동시 고열이 발생하는 장치의 소재로 내열강을 사용한다.

<<내열강은 어떤 특성을 가져야 할까>>

내열강은 우선 열에 잘 견디어야 하므로 내열성분인 크롬(Cr)을 기본적으로 4% 이상 함유한다. 고온이 되면 될수록 이 비율이 더욱 높아지고 니켈(Ni)이나 코발트(Co) 등의 고급 내열원소가 추가로 들어간다. 사용환경이 초고온이 되면 첨가되는 합금원소 비율이 50% 이상 되기도 하는데, 이때에는 내열강의 범주에서 벗어나 '내열합금'으로 불리운다.

내열강의 특성은 이밖에도 사용목적에 따라 내식성(부식에 견디는 성질)이 있어야 하고, 고온에서도 기계적 성질(경도, 마모성, 파단강도 등)과 물리적 성질(온도가 올라가도 잘 늘어나지 않은 성질)이 우수해야 한다.

그 밖에도 합금원소가 많이 들어갈 경우 자칫 기계가공성이나 주조성, 단조성 등이 나빠져 부품으로 제작하기 어려우므로 이 또한 신경써야 한다. 그러므로 사용목적에 따라 적합한 성능을 지닌 내열강을 만드는 기술은 특수강 제조기술의 핵심 중 하나로 꼽힌다.

<<우리회사에서는>>

우리회사에서 생산하는 내열강은 주로 자동차 엔진 밸브용인 STR3, STR11, STR35가 있다. 이 강종 중 온도가 상대적으로 낮은 흡기밸브 쪽은 STR3과 STR11이 사용되고, 온도가 높은 배기밸브용으로는 합금성분 첨가비율이 높은 STR35가 사용된다. 내열강은 앞서 설명한 다양한 특성을 만족해야 하고 제조기술이 까다롭기 때문에 아직도 고급내열강과 내열합금 분야는 일부 선진 특수강 회사가 독점하고 있다. 그만큼 부가가치도 높다. 또한 적용범위도 점차 확대 추세에 있다.

<출처 : 포스코특수강>