1. STS304 스테인리스강
STS304는 18Cr-8Ni-Fe 합금으로 대표적인 austenite계 스테인리스강으로 내식성과 가공성이 우수하여 널리 사용되고 있다. 고온에서 저온까지 austenite 사이 안정화되어 있으며 열처리에 의해 경화되지 않고 연성이 풍부하여 타 강종에 비하여 가공성이 양호하다. 일반적으로 자성을 띠지 않지만 냉간가공에 의하여 일부 준안정 austenite가 가공유기 martensite로 변태하여 약간의 자성을 띠기도 한다.
304강종은 용강으로부터 고상으로 응고할 때 δ-Ferrite가 우선 석출되며, 온도에 따라 Austenite상이 안전한 상으로 되기 때문에 상온에서는 완전한 Austenite 조직이 존재하여야 하지만, δ-Ferrite가 잔류하기도 한다.
2. STS304의 기공과 자성
Press가공(drawing)하여 제작한 제품은 위치별로 두께 차이가 나며 이는 press 가공으로 인해 스테인리스강 소재가 변형된 것을 의미한다. 실제 제품에서 가공이 많이 된 부분은 국부적으로 100%이상 변형된 것들도 있다.
Press 가공으로 변형된 부분에서는 가공 경화(硬化, hardening)가 나타나며 이러한 현상은 STS304의 내부 상(相, phase)이 austenite에서 martensite으로 바뀌기 때문이다. 이처럼 냉간가공에 의해 생성된 martensite는 칼이나 가위를 만드는 420J2 같은 martrnsite계 스테인리스강과 다르며 가공유기(strain- induced) martensite라고 한다.
가공유기 martensite상은 austenite가 불안정할수록 많이 생성되는 것으로 알려져 있으며 STS304의 경우 외부 응력에 의해 변형될 경우 변형량에 따라 증가한다(그림 1 참조). 스테인리스강을 press 가공하면 압축, 인장 등으로 인해 냉간변형이 일어나고 변형량이 많을수록 가공유기 martensite상의 생성량이 늘어나며 스테인리스강은 경화된다.
Martensite상은 austenite상과 달리 강자성이고 강도가 높은 상이다. 가공유기 martensite의 생성은 소재의 화학성분과도 관련 있는데 대부분의 austenite계 스테인리스강은 냉간가공으로 인해 정도의 차이는 있지만 가공유기 martensite가 생성된다.
Martensite계 스테인리스강은 상온에서 강자성을 보이며, 강도가 우수하여 칼, 가위 등 내마모성이 요구되는 고강도 구조용강으로 사용된다. 고온에서는 안전한 Austenite 조직을 보유하며 공냉 또는 유냉에 의해 Martensite 변태를 일으켜 상온에서 완전한 Martensite 조직을 갖는다.
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