STS강 스테인레스 스틸 녹슬지 않는 이유 2 '솔루션 열처리' [스텐레스]

STS강 스테인레스 스틸 녹슬지 않는 이유 2 '솔루션 열처리' [스텐레스]

일반적으로 스테인레스(STS)라 하면 녹이 발생하지 않는 강으로 알고 있다.
녹이 발생하지 않는 이유는 다량 함유하고 있는 '크롬(Cr)' 성분 때문이다. 이 크롬이 공기중의 산소와 결합하여 금속 표면에 매우 얇은 피막(이것을 '부동태 피막'이라 부른다)을 형성하는데, 이것이 녹 발생을 방지하는 역할을 한다.

하지만 STS강이 제 실력을 발휘하기 위해선 크롬을 다량 넣는 것 외에 또 한가지가 필요한데 그것이 바로 솔루션(Solution) 열처리이다. STS강은 이 솔루션에 의해 비로소 녹이 슬지 않는 특유의 생명력을 가진다.
만일 솔루션을 하지 않은 압연 상태의 STS304를 가공하여 어떤 부품을 만든다면, 아마도 시간이 지나 녹이 슬어 있는 것을 보고 실망할 것이다.
그럼 솔루션 열처리는 어떤 비밀이 숨어있는지 알아보자.

 

<<탄소에게서 크롬을 때어 내어라!>>

탄소에서 크롬을 때어내랏!

원래 크롬은 탄소(C)와 달라붙는 성질(친화력)이 강하다. 따라서 솔루션을 하기전 STS강 내부에는 크롬과 탄소들이 서로서로 달라붙어 있는데, 문제는 탄소원자 1개에 약 6개의 크롬원자가 달라붙어 있다는 점이다.
그결과 크롬이 없거나 크롬 함량이 낮은 부분이 발생하여, 크롬 피막 전선에 구멍이 생기고 녹이 발생하게 되는 것이다.

솔루션은 바로 이러한 상태인 크롬을 탄소에서 때어내어 소재 전체로 골고루 섞어주는 역할을 한다. 우리말 용어인 '고용화(固溶化)열처리'도 "단단한 고체(固)내에 크롬이 골고루 녹아있는(溶) 상태로 만드는(化) 열처리"란 뜻이다.

 

<<급냉으로 크롬을 가두어라!>>

솔루션의 방법은 우선 1100℃ 부근의 높은 온도로 가열하여 크롬이란 놈을 탄소와 때어내고, 철(Fe) 사이로 골고루 녹아 들어가게 한다. 이때를 기다려 급냉시키면 녹아 들어간 크롬은 다시 빠져나오지 못하고 갇히게 된다.
만일 이때 급냉시키지 않고 시간 여유를 주면 Fe 사이에 있던 크롬이 슬슬 빠져나와 그리운 탄소와 다시 결합하고 만다.

이렇게 STS강은 솔루션 열처리의 힘을 빌어 진정한 STS강으로 다시 태어나게 되는 것이다.

 

<<DST는 원가절감의 핵심 설비>>

선재공장에서 압연된 STS선재를 코일산세공장으로 옮겨와 솔루션 열처리를 하면,

열간압연 선재의 고열을 이용하지 못하고 완전히 식은 선재를 다시 가열하므로 에너지 손실이 많고, 표면 스케일로 인한 품질과 수율 측면에 나쁜 영향을 미친다.

DST는 바로 이런 문제를 해결하기 위해 선재압연을 빠져나온 열간상태의 선재를 곧바로 솔루션으로 연결하는 설비이다.
즉, 선재공장 Laying Head(선재 모양으로 뿌려주는 장치) 후면에 온도보정 가열로와 수냉 장치를 설치, 1100℃ 부근의 온도로 맞춘 다음, 급냉시켜 선재공장 내에서 솔루션을 끝내 버리는 설비이다. 이 설비는 선진 STS선재 제조회사들이 보편적으로 보유하고 있다.

<출처 : 포스코특수강>


STS강 스텐레스 스틸 녹슬지 않는 이유 1 '18%의 크롬(Cr)' [스테인레스]