현대 산업 건설, 화학 장비, 의료, 국방, 심지어 우주선, 첨단 기술까지 다양한 분야에서 널리 사용되어 온 특수 소재입니다. 그렇다면 강력한 금속재료인 스테인레스강은 어떻게 탄생하게 되었는가?

19세기의 가장 위대한 발견 중 하나는 강철을 만드는 방법이었다. 이 금속은 철과 통제된 양의 탄소의 혼합물입니다. 생산이 쉽고 매우 강합니다. 엔지니어들은 19세기에 생산된 많은 새로운 기계에 강철을 광범위하게 사용했습니다. 하지만 강철에는 큰 문제가 있습니다. 쉽게 녹이 슬죠. 지속적으로 두드려서 습기에 노출된 도구는 빠르게 부식됩니다. 시간이 지남에 따라 과학자들은 다른 금속을 강철과 융합하여 다양한 녹 방지 합금을 형성함으로써 이 문제를 해결하는 방법을 찾으려고 노력해 왔습니다.

제1차 세계대전 직전, 숨막히는 전쟁 화약 냄새가 유럽 대륙에 스며들었습니다. 실제 전투 요구에 대비해 영국 정부는 내마모성과 내열성을 갖춘 포구를 개발하기로 결정했습니다. 강철

무기를 개선합니다. 그래서 그들은 강철 제련 작업을 야금학자인 Henry Brearley에게 맡겼습니다.

우리는 제련에 특정 화학 원소를 첨가해야 한다는 것을 알고 있으며, 그 함량 비율에 따라 경도, 강도, 인성, 가소성 등 사람들이 필요로 하는 다양한 특성을 얻을 수 있습니다. 내마모성, 내열성, 내산성 등 금속 재료의 기계적, 물리적, 화학적 특성. 브릴은 그의 조수들을 이끌고 다양한 제조법에 대한 제련 테스트를 실시했지만, 생산된 강철은 테스트 후 총구 재료 제작 요건을 충족하지 못했습니다. 이에 굴하지 않고 브렐은 첨가된 화학 원소의 비율을 재연구하고 수정했으며, 포신을 만드는 데 사용되는 강철을 계속 제련했습니다.

브릴의 제련 테스트 작업은 순조롭게 진행되지 않았고, 요구 사항을 충족하지 못한 이들 강철 블록은 테스트 현장의 야외 구석으로 버려지기를 거듭했다. 시간이 지날수록 고철은 점점 더 높이 쌓여 언덕 같은 고철이 되었고, 햇빛과 비에 노출되어 녹슬게 되었습니다. 어느 날, 테스트 담당자는 버려진 테스트 조각을 정리하기로 결정했습니다. 운송 중에 사람들은 부식된 강철 부품 더미 사이에 여러 개의 반짝이는 고철 조각이 있는 것을 발견했습니다. 이 강철 조각들은 왜 녹이 슬지 않았을까요? 브릴은 그것들을 집어들고 반복해서 관찰하고 검사했고, 그 자신도 놀라고 어리둥절했습니다. 이 이상한 것의 신비를 풀기 위해 그는 이 이상한 강철 조각을 연구하기로 결정했습니다.

브리엘은 제강 테스트 기록을 주의깊게 회상하고 반복적으로 확인했지만, 이 강철 조각의 정확한 제련 시간과 공식을 추적하기에는 테스트가 너무 많았습니다. 화학 원소 함량을 확인하기 위해 Brill은 이를 테스트하기로 결정했습니다. 검사 및 분석 결과, 이는 탄소 0.24개와 크롬 12.8개를 함유한 철-크롬 합금 조각인 것으로 밝혀졌습니다. Breer는 매우 기뻐하며 연구를 계속했고 물, 산, 알칼리 등의 부식성 테스트도 실시했습니다. 그가 제련 실험을 통해 만들어낸 철-크롬 합금은 녹이 잘 슬지 않는다는 사실이 1912년에 발견됐다.

과학적 탐구는 힘들고 지루한 일이지만 재미와 기회도 가득합니다. 스테인레스 스틸은 야금학자 브렐이 우연히 만든 발명품이자 포신강 금속재료 개발의 부산물이라고들 합니다. 1915년에 브릴이 발견한 스테인리스강은 미국에서 특허를 받았고, 1916년에 그 발견은 영국에서 특허를 받았습니다. 이때 Brill과 Mosler는 스테인레스 스틸 식기를 생산하는 공장을 공동으로 설립하여 과학 기술 성과를 생산성으로 전환했습니다. 새로운 스테인레스 스틸 식기의 인기로 인해 유럽에서 인기를 얻었으며 나중에 전 세계로 퍼졌습니다. 그 결과 브릴 역시 높은 평가를 받으며 스테인리스강의 아버지로 추앙받았다.

그러나 브릴이 스테인리스강을 최초로 발견한 사람은 아닙니다. 20세기 초, 두 명의 프랑스 엔지니어인 가이에(Guyer)와 포러스(Porous)는 크롬이 혼합된 금속이 밝고 부식에 강하다는 사실을 발견했습니다. 당시 이 합금의 용도를 몰랐기 때문에 성급하게 버렸습니다. . 1912년에는 미국의 Hermos에서도 스테인리스 스틸을 생산했습니다. 동시에 독일의 야금 전문가 슈트라우스(Schutrauss)와 마우러(Maurer)는 제련에 크롬과 니켈을 첨가하면 녹슬지 않는 강철을 만들 수 있다는 사실도 발견했습니다.

그들의 발견은 영국의 브리어의 발견과 거의 같은 출발선에 있었지만, 그들은 자신들이 관찰한 이상한 현상에 대해 이유를 묻지 않고 연구를 계속하기 위해 과학의 문에 들어서기 전에 멈추었습니다. 스테인레스 스틸을 발견하고 이를 개발, 활용하여 막대한 경제적 이익을 얻은 명예관도 처음과 마찬가지로 지나갔습니다.

금속재료과학에서 스테인리스강은 주로 제품 부품이나 특수 환경의 작동 부품으로 사용되는 특수강이다. 그렇다면 스테인리스강의 비밀은 무엇일까요? 특수한 물리화학적 특성을 지닌 스테인리스강에는 제련 과정에서 몰리브덴, 티타늄, 구리, 다이아몬드, 니켈, 니오븀, 망간, 탄소 등의 합금 원소가 첨가되지만 크롬은 첨가되는 것으로 밝혀졌습니다. 화학 성분 함량은 12.0-19.0 범위 내에 있어야 합니다. 스테인리스강은 첨가된 합금 원소에 따라 크롬 스테인리스강과 니켈-크롬 스테인리스강으로 나뉘며, 스테인리스강의 금속 조직 특성에 따라 마르텐사이트형, 페라이트형, 오스테나이트형, 석출 경화형으로 나눌 수 있습니다. 과학과 기술의 급속한 발전으로 인해 현재 100가지가 넘는 종류의 스테인레스 스틸이 있습니다. 예를 들어 공기 중 부식에 강할 뿐만 아니라 내산성도 뛰어난 스테인레스 스틸을 말합니다. 강철.

모든 스테인리스강은 원소 함량에 따라 결정되므로 모든 스테인리스강이 다양한 매체에 의한 공격과 부식에 저항할 수 있는 것은 아닙니다. 일반적으로 스테인리스강은 대기 노출 부식(온도, 습도로 인한 부식, 햇빛, 강우, 대기 오염 물질 등), 시간이 지남에 따라 표면이 변색되고 심지어 녹이 슬게 됩니다. 그러나 이러한 결점도 스테인레스강의 성능이 지닌 광채를 지울 수 없고, 널리 사용되고 있는 입지도 흔들릴 수 없습니다. 스테인레스 스틸로 알려진 이는 20세기 인류 문명의 방향을 바꾼 중요한 과학적 발견입니다.

나중에 다른 연구자들은 스테인레스강의 연성과 성형성을 높이기 위해 이러한 효과를 얻기 위해 스테인레스강에 니켈을 첨가한다는 사실을 발견했습니다. 비용을 줄이기 위해 연구자들은 나중에 크롬 함량이 원래의 14보다 적지만 10.5보다 작을 수 있는 표준 스테인리스강을 얻었습니다. 최종적으로 품질이 순수하고 표면밝기가 좋은 #304(일본 스테인리스 제품번호에 이어)가 18-10인 것으로 확인되었는데, 18은 스테인리스 스틸에 18개의 크롬이 포함되어 있다는 의미이고, 10은 스테인리스 스틸에 10이 포함되어 있다는 의미입니다. 니켈, 나머지 72는 철 함량입니다.

스테인리스강의 발명은 세계 야금 역사상 중요한 성취입니다. 20세기 초, Fe Cr과 Fe Cr은 1904년과 1906년에 L.B. Guillet에 의해 발견되었고, W.Giesen은 각각 1907년과 1909년에 프랑스에서 Fe Cr과 Fe Cr을 발견했습니다. -Ni 합금의 내식성. P.Monnartz는 1908년부터 1911년까지 독일에서 스테인리스 및 부동태화 이론에 대한 많은 아이디어를 제안했습니다. 산업용 스테인리스강의 발명가로는 1912년과 1913년에 영국에서 Cr12 13을 함유한 마르텐사이트 스테인리스강을 개발한 H. Brearly, 1911년과 1914년에 미국에서 Cr14 함유 마르텐사이트 스테인리스강을 개발한 C. Dantsizen이 있습니다. 16, C 0.07 0.15 페라이트계 스테인리스강, E. Maurer 및 B. Strauss 1912, Clt 1, Cr 15 40, Nilt 20을 함유한 오스트리아 스테인리스강이 독일에서 개발되었습니다. 1929년에 B. Strauss는 저탄소 18-8(Cr-18, Ni-8) 스테인리스강에 대한 특허를 획득했습니다. 18-8 강의 예민한 입계 부식을 해결하기 위해 독일의 E. Houdreuot는 1931년 Ti를 함유한 18-8 스테인리스강(현재의 1Cr18Ni9Ti 또는 AISI 321에 해당)을 발명했습니다. 이와 거의 동시에 프랑스 Unieux 연구소에서는 오스테나이트계 스테인리스강에 페라이트가 포함되면 강의 입계 부식 저항성이 크게 향상된다는 사실을 발견하여 이중 스테인리스강을 개발했습니다.

1946년 미국의 R. Smith 등이 마르텐사이트 석출경화 스테인레스강 17-4PH를 개발하였고, 이후 세미오스테나이트 석출경화 스테인레스강 17-7PH와 PH15가 강도가 높고 냉간성형이 가능한 강인 -7Mo 등이 나왔습니다. 차례로. 이 시점에서 스테인리스강 계열의 주요 강종인 마르텐사이트, 페라이트, 오스테나이트, 듀플렉스 및 석출 경화 스테인리스강 유형이 기본적으로 완성되어 오늘날까지 계속되고 있습니다. 물론 1940년대와 1950년대에는 Ni 절약형 Cr-Mn-N 및 Cr-Mn-Ni-N 스테인리스강이, 1960년대에는 초저탄소(C 0.03) 오스테나이트 스테인리스강이 ?:? 듀플렉스 스테인리스강, C N 150ppm 고순도 페라이트계 스테인리스강 및 머레이징 스테인리스강의 출현도 스테인리스강 분야의 주요 발전입니다. 그러나 이러한 새로운 철강 유형은 여전히 ​​5가지 범주에 속합니다. 위에서 언급한 스테인레스강은 이 카테고리의 특정 강철 유형에 대한 새로운 개발일 뿐입니다. 스테인레스 스틸에서는 C, Cr, Ni 및 기타 원소 외에도 다양한 용도의 성능 요구 사항에 따라 Mo, Cu, Si, N, Mn, Nb, Ti 및 기타 원소가 추가로 합금되거나 C, Si가 Mn, S, P 및 기타 원소를 사용하여 강철이 더욱 감소되었으며 많은 새로운 강철 유형이 개발되었습니다. 예를 들어, 고순도, 고크롬 몰리브덴 페라이트계 스테인리스강 00Cr25Ni4Mo4, 00Cr29Mo4Ni2, 00Cr30Mo2 및 고Mo N 함유 Cr-Ni 이중 스테인리스강 00Cr25Ni7Mo3N, 00Cr25Ni7Mo3CuN 등이 염화물의 공식 및 틈새 부식을 해결하는 데 사용됩니다. 탄소의 강도와 내식성으로 인해 등장한 저질소제어 스테인리스강과 Cr-Ni 오스테나이트계 스테인리스강의 국부부식성을 향상시키고, 이를 억제하기 위해 개발된 초저탄소 Cr-Ni 오스테나이트계 스테인리스강; 강철 내 금속간 상의 석출 00Cr25Ni20Mo6CuN, 00Cr24Ni22Mo7Mn3CuN과 같은 높은 Cr, Mo 및 높은 질소 함량을 갖는 초오스테나이트 스테인리스강, 발연 질산 및 진한 황산에 저항하도록 개발된 고규소(Si 6) 스테인리스강(93 98) . 또한 원자력 등급, 질산 등급, 요소 등급, 식품 등급 스테인레스 스틸 등과 같은 특수 스테인레스 스틸을 사용할 수 있습니다. 통계에 따르면 전 세계적으로 다양한 표준(공장 표준 포함)에 포함된 브랜드가 100개 이상이며, 표준에 포함되지 않은 비표준 브랜드도 훨씬 더 많습니다. 그럼에도 불구하고, 현재 다양한 산업 선진국에서 대량 생산되어 널리 사용되고 있는 스테인리스강의 등급은 마르텐사이트, 페라이트, 오스테나이트의 12개 등급에 불과합니다.

현재 사용되는 스테인리스강은 크롬, 니켈 및 기타 금속의 비율이 다양하여 100가지가 넘습니다. 이들 철강은 모두 추울 때 쉽게 성형되거나 충격과 녹에 강한 등 독특한 특성을 갖고 있습니다.