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

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

스텐레스강이 처음 개발되었을 때 세계인들은 놀라움을 금치 못했다.
"아니! 어떻게 '녹'이 안슬 수 있지---"
스텐레스강이 이런 찬사를 받기까지 핵심 역할을 담당한 것은 '크롬(Cr)'이다. 크롬(Cr)이란 놈이 도대체 어떤 행동을 하기에 녹이 슬지 않는지... 크롬의 비밀을 벗겨보자.

● 녹으로 녹을 차단한다. 
한마디로 "녹으로 녹을 차단한다"는 원리이다.
마치 맞불을 놓아 산불을 차단하는 것과 같은 이치로 크롬이 먼저 산소와 접촉하여 표면에 녹이 슬게하고, 이 녹이 철(Fe)과 산소가 만나지 못하도록 막아 진짜 녹이 발생하지 못하도록 한다.

이때 1차로 슬어버린 크롬(Cr)녹은 매우 치밀하고 얇아 보통의 '녹'과는 다르게 보인다. 즉 예쁜 '녹'이라 할 수 있다.
 (* 금속용어로는 이것을 '부동태 피막'이라 한다)

만일 우리가 STS304 로 만든 스테인리스 그릇을 1개 산다면, 이미 예쁜'녹'이 슬어있는 그릇을 사는 셈이다.
그런데 예쁜 '녹'을 만들기 위해서는 대략 크롬이 18%쯤 들어가야 한다. 그래서 STS304, 316 --- 등, 대부분의 300계 스테인리스강이 크롬을 18% 쯤 함유하고 있다.

스테인리스 배관

하지만 이런 크롬이 제 실력을 발휘하기 위해서는 18%의 크롬을 넣는 것만으로는 안된다. 또 한가지가 필요한데, 그것이 바로 SL(Solution) 열처리 이다.
만약 SL 열처리를 하지 않은 압연 상태의 STS304 코일을 잘라 젓가락으로 만들어 사용한다고 가정해 보자.
며칠이 지난 후 아마 녹이 슬어있는 것을 보고 실망할 것이다.
자! 그럼 SL 열처리에는 어떤 비밀이 숨어 있는 것일까?

● SL을 해야 비로소 스텐레스강 이다.
SL(Solution 솔루션)은 Solid Solution의 준말이며 '고용화(固溶化)열처리'를말하는데, 고체의 철에 크롬(Cr)이 골고루 용해되어 있는 상태로 만드는 열처리다.
즉, 스테인리스강을 1,100℃ 부근의 높은 온도로 가열하면 크롬이 철(Fe) 사이로 골고루 녹아들어가게 된다. 이때를 기다려 급속히 냉각시키면 녹아들어간 크롬은 빠져나오지 못하고 갇히게 된다.
만일 급냉시키지 않고 냉각시 시간적 여유를 주면 어떻게 될까?
크롬은 철(Fe) 보다는 탄소(C)를 더 좋아하는 성질 때문에 철에서 슬슬 빠져나와 탄소와 결합하게 되고, 이렇게 되면 철은 크롬이 빠져나가고 '녹'으로 부터 무방비 상태가 되는 것이다.
이렇게 SL 열처리의 힘을 빌어 철은 든든한 파수꾼인 크롬과 한 몸뚱이가 되고, 이 상태가 되어야만 비로소 녹 안스는 진정한 300계 스테인리스강이 되는 것이다.


<출처 : 포스코특수강>