스테인리스 스틸 소재 가이드: 신속한 프로토타입 제작에 스테인리스 스틸 사용

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스테인리스 스틸은 다재다능하기 때문에 광범위한 분야에 사용됩니다. 특히 인장 응력, 부식, 녹에 대한 내성이 뛰어나 쾌속 조형(RP)에 중요한 역할을 합니다. 스테인리스 스틸을 사용하려면 모든 특성을 이해하는 것이 중요합니다. 따라서 다양한 스테인리스 스틸 종류, 등급, 품질 및 용도를 설명하는 스테인리스 스틸 소재 선택 가이드가 필요합니다.

이 글은 여러분이 올바른 스테인리스 스틸 소재를 선택하는 데 도움을 드립니다. 스테인리스 스틸의 다양한 등급, 스테인리스 스틸의 작동 원리, 그리고 프로젝트에 사용할 수 있는 다양한 스테인리스 스틸 종류에 대해 자세히 설명합니다. 또한, 빠른 프로토타입 제작을 위해 적합한 스테인리스 스틸 등급을 선택하는 방법도 알려드립니다.

스테인리스 스틸이란?

스테인리스 스틸 소재의 특성

스테인리스 스틸을 구성하는 금속 원소는 화학적 및 기계적 특성에 중요한 역할을 합니다. 따라서 CNC 가공 및 판금 제작과 같은 쾌속 조형(RP) 제작 방식에서 중요한 소재입니다. 스테인리스 스틸의 품질은 사용하려는 스테인리스 스틸의 등급에 따라 달라집니다. 그러나 다음은 사용 가능한 모든 등급의 스틸에 적용되는 스테인리스 스틸의 일반적인 특성입니다.

내식성

스테인리스강은 크롬을 함유하고 있어 부식에 매우 강합니다. 이는 강철의 가장 중요한 특성 중 하나이며, CNC 가공과 같은 다양한 쾌속 조형 공정에 스테인리스강을 유용하게 만듭니다. 또한, 스테인리스강은 원소의 혼합 방식 덕분에 혹독한 화학적 및 대기 조건을 견딜 수 있습니다.

높은 인장 강도

스테인리스 스틸의 또 다른 중요한 특징은 높은 인장 강도입니다. 이 때문에 스테인리스 스틸은 압력과 무게를 견딜 수 있는 제품을 만드는 데 매우 적합한 소재입니다.

강도와 인성

스테인리스 스틸은 혹독한 환경에서도 마찰과 충격을 잘 견뎌냅니다. 또한, 스테인리스 스틸은 에너지를 잘 견디며 압력을 받아도 갈라지거나 깨지지 않습니다.

연성

스테인리스강은 연성이 매우 높아 제조 공정의 응력을 변형 없이 견딜 수 있습니다. 또한, 스테인리스강 금속은 단단하고 열을 빨리 잃습니다. 따라서 적절한 공구 없이는 절단이나 성형이 어렵습니다. 재작업이 필요할 경우 부품 손상 및 낭비로 이어질 수 있습니다.

스테인리스 스틸의 장점

스테인리스 스틸은 다양한 유용한 특성으로 인해 다양한 용도로 사용됩니다. 스테인리스 스틸이 다양한 산업에서 사용되는 몇 가지 이유는 다음과 같습니다.

내식성스테인리스 스틸은 합금이기 때문에 크롬이 함유되어 있어 녹슬지 않습니다. 따라서 스테인리스 스틸은 염소, 알칼리, 산성 환경에서도 녹슬지 않는 제품을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 416, 316, 440, 2205 등 다양한 등급의 스테인리스 스틸은 뛰어난 내식성을 가지고 있습니다.
인장강도. 416등급이나 431등급과 같은 스테인리스강은 다른 금속보다 인장 강도가 높습니다. 매우 높거나 낮은 온도에서도 더 큰 무게와 응력을 견딜 수 있기 때문입니다.
유지관리의 용이성. 스테인리스 스틸은 제작 후 유지 관리가 쉽기 때문에 초기 비용보다 장기적으로 가치가 높습니다.
내열성. 2205나 416과 같은 스테인리스 스틸은 고온으로 인한 스케일링에 강합니다. 따라서 극한 온도에 노출되는 제품을 제작하는 데 더 적합합니다.

스테인리스 스틸의 단점

하지만 스테인리스 스틸은 여러 가지 장점을 가지고 있어 여러 상황에서 유용하게 쓰일 수 있지만, 몇 가지 문제점도 있습니다. 다음 작업에서 스테인리스 스틸을 사용할 때 발생할 수 있는 몇 가지 단점을 소개합니다.

값비싼. 스테인리스강에는 니켈과 크롬과 같은 추가 합금 원소가 포함되어 있어 다른 종류의 강철보다 가격이 비쌉니다. 이러한 원소는 스테인리스강의 내식성을 결정하는 핵심 요소입니다. 스테인리스강의 가공 방식 때문에 표면 처리 및 연마 비용도 많이 듭니다.
더러워지기 쉽습니다. 스테인리스 스틸 제품은 쉽게 더러워지기 때문에 매력이 떨어집니다.
제작하기 어려움. 스테인리스 스틸의 종류에 따라 제작이 매우 까다로울 수 있습니다. 따라서 적합한 스테인리스 스틸을 선택하기 전에 다양한 등급의 스테인리스 스틸을 잘 알아야 합니다.

다양한 유형의 스테인리스 스틸

프로젝트에 적합한 스테인리스 스틸 등급을 선택하기 전에 다양한 스테인리스 스틸 유형을 이해해야 합니다. 각 스테인리스 스틸은 서로 다른 특성을 가지고 있기 때문에 경우에 따라 적합한 선택이 될 수 있습니다. 아래는 스테인리스 스틸의 주요 유형과 등급입니다.

페라이트계 스테인리스강

페라이트계 스테인리스강은 다른 종류의 강철보다 강하기 때문에 건설 프로젝트에 널리 사용됩니다. 페라이트계 스테인리스강은 순철이나 탄소강과 동일한 체심입방 결정 구조(BCC)를 가지며, 철과 크롬 함량이 더 높고, 소량의 다른 금속도 함유하고 있습니다.

페라이트계 스테인리스강은 구조상 가열 경화가 불가능합니다. 또한, 가격도 저렴합니다. 외관이 중요하지 않은 경우, 페라이트계 스테인리스강이 좋은 선택입니다.

다양한 종류의 페라이트 강에는 니켈, 망간, 규소, 인, 황, 티타늄과 같은 금속 원소가 포함되어 있습니다. 아래는 페라이트 강으로 만든 일반적인 스테인리스 강종 목록입니다.

409학년. 이 스테인리스강은 극한의 온도에서도 녹슬지 않고 기계적 성질이 우수합니다. 주로 자동차 배기관, 고온에 노출되는 건축물 등에 사용됩니다.
416학년. 이 유형의 페라이트 강은 기계 가공에 가장 적합합니다. 따라서 나사산 가공 부품, 너트, 펌프 및 모터 샤프트, 밸브, 기어 제조에 사용됩니다.
430학년. 430 등급 페라이트계 스테인리스강은 녹이 슬기 어렵고, 내열성과 내산화성이 우수합니다. 따라서 이 등급의 스테인리스강은 식품 산업 및 가정용 제품 제조에 널리 사용됩니다.

오스테나이트계 스테인리스강

시장에서 가장 잘 알려진 강종 중 하나는 316 스테인리스강과 같은 오스테나이트계 스테인리스강입니다. 이 강종은 면심입방(FCC) 결정 구조를 가지며, 니켈과 크롬 함량이 높습니다. 따라서 내식성이 우수하고 특히 어닐링 후 비자성을 나타냅니다.

오스테나이트계 스테인리스강은 니켈 함량이 높고 냉간 가공 후 강도가 높아지기 때문에 저온에서 잘 작동합니다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스강은 식품 및 생산 산업에도 사용될 수 있습니다. 다음은 일반적으로 사용되는 세 가지 오스테나이트계 스테인리스강과 그 용도입니다.

316학년. 316등급은 316과 316L 두 가지 유형으로 제공됩니다. 두 유형 모두 작업이 용이합니다. 따라서 식품 산업 및 발전 산업에서 신속한 프로토타입 제작 기술을 통해 제품을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.
304학년. 이런 종류의 스테인리스 스틸을 접해 보셨을 겁니다. 비철 금속으로는 니켈과 크롬이 있습니다. 이 때문에 염수 환경에서 사용할 수 있는 제품을 만드는 데 사용됩니다. 식품 산업에서 사용되는 패스너, 파이프, 냉동고와 같은 제품을 만드는 데 사용됩니다.
310학년이 스테인리스강은 고온에 매우 강합니다. 열과 스케일에 매우 강하기 때문에 연소 탱크의 극저온 재료로 사용됩니다. 이러한 특성을 바탕으로 다른 용도로도 사용됩니다.

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마르텐사이트계 스테인리스강

마르텐사이트계 스테인리스강은 탄소(0.1%~0.12%)와 크롬(10.5%~18%) 함량이 높으며 자성을 띱니다. 탄소 함량이 높기 때문에 경화를 위해 가열과 냉각이 필요합니다.

따라서 스테인리스강의 강도, 저항성, 그리고 가공성이 요구되는 분야에 사용될 수 있습니다. 마르텐사이트계 스테인리스강에는 다양한 종류가 있습니다. 다음은 쾌속 조형에 가장 일반적으로 사용되는 몇 가지 종류입니다.

431학년. 여기서 다루는 마르텐사이트계 스테인리스강 중 431 등급은 녹 발생이 가장 적습니다. 템퍼링과 같은 열처리 후에는 단단해지고 내식성이 매우 강해집니다. 이러한 이유로 담수용 부품 제작에 자주 사용됩니다.
440학년. 440 등급 강은 440a, 440b, 440c의 세 가지 종류로 제공됩니다. 440 등급 강은 열처리를 통해 강도와 내마모성을 높인 경질 고탄소강으로 제작됩니다. 또한, 산, 알칼리 또는 물에 의해 손상되지 않아 이러한 환경에서도 사용할 수 있습니다.
416학년. 스테인리스강을 가공하려면 416 등급이 가장 적합한 소재 중 하나입니다(가공성 약 85%). 따라서 모터 샤프트, 나사, 너트, 볼트, 기어, 밸브 제작에 중요한 소재입니다.

듀플렉스 스테인리스 스틸

듀플렉스 스테인리스강은 페라이트와 오스테나이트 원소를 주성분으로 하여 동일한 비율로 구성된 새로운 유형의 스테인리스강입니다. 이 혼합물은 매우 높은 강도와 내식성을 가지고 있으며, 특히 염화물 부식에 강합니다.

또한 크롬과 몰리브덴 함량이 높고 니켈 함량이 낮아 응력에 강합니다. 따라서 다른 유형의 강철보다 두 배나 더 강합니다. 듀플렉스 강은 비용 효율적이며 해양, 건설, 건축 분야에 널리 사용됩니다. 듀플렉스 강은 두 가지 등급으로 제공되며, 다음과 같습니다.

2304학년. 2304 등급 스테인리스 스틸은 녹슬지 않고 매우 튼튼하기 때문에 많은 사람들이 선호합니다. 몰리브덴을 함유하지 않아 316 등급 스테인리스 스틸보다 우수합니다. 2304 등급 스테인리스 스틸은 식음료 산업에서 널리 사용되는 소재입니다.
2205학년. 2205 스테인리스강은 페라이트계와 오스테나이트계 스테인리스강의 특성을 모두 갖추고 있습니다. 몰리브덴과 크롬 함량이 높아 녹에 대한 저항성이 매우 높습니다.

침전 경화 스테인리스강

석출 경화된 스테인리스강은 오스테나이트 또는 마르텐사이트 스테인리스강입니다. 열처리를 통해 가공을 용이하게 하고, 자화시키고, 강도를 높일 수도 있습니다. 스테인리스강의 등급은 니켈과 크롬 함량에 따라 구분할 수 있습니다. 다음은 석출 경화된 몇 가지 일반적인 스테인리스강 등급입니다.

17-4PH(17% 크롬, 4% 니켈)이 스테인리스강은 17% 크롬과 4% 니켈을 함유하고 있습니다. 높은 내식성으로 인해 다양한 식품 관련 분야에 사용될 수 있습니다. 또한 더 큰 CNC 가공 항공기 엔진 블레이드나 기타 기계 부품 제조와 같은 응용 분야입니다.
15-5 PH(15% 크롬, 5% 니켈). 15% 크롬과 5% 니켈은 이 유형의 스테인리스강을 구성하며, 이 두 소재와 동일한 스테인리스강 특성을 가지고 있습니다. 항공기 부품, 밸브, 기어, 샤프트, 유정 부품, 원자로 부품 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

올바른 등급의 스테인리스 스틸을 선택하는 방법

스테인리스 스틸에는 여러 종류가 있습니다. 따라서 다양한 선택지가 있습니다. 하지만 프로젝트에 적합한 스테인리스 스틸 등급을 선택하는 것은 어려울 수 있습니다. 따라서 이 섹션에서는 스테인리스 스틸 소재 선택 가이드를 제공하고, 어떤 등급의 스테인리스 스틸을 사용할지 결정하는 데 도움이 되는 다양한 요소를 간략하게 설명합니다.

용접 공정을 고려하세요

오스테나이트계 스테인리스강은 탄소 함량이 낮기 때문에 용접성이 좋은 스테인리스강으로 제작해야 하는 모든 공정에 적합합니다.

409 및 430과 같은 페라이트계 스테인리스강도 용접할 수 있습니다. 반면, 마르텐사이트계 강은 약하고, 쉽게 파손되고, 균열이 자주 발생하기 때문에 용접에 적합하지 않습니다.

성형성을 고려하세요

316 및 304와 같은 오스테나이트계 강과 430 및 409와 같은 페라이트계 강은 성형이 용이한 스테인리스강이 필요한 공정에 적합합니다. 마르텐사이트계 스테인리스강은 취성이 적고 성형이 어렵습니다.

내식성

다양한 스테인리스강 중 오스테나이트계 스테인리스강은 내식성이 매우 뛰어납니다. 크롬과 몰리브덴 함량이 높기 때문입니다. 스테인리스강은 날씨나 기타 요인의 영향을 받지 않으므로 옥외에서 사용할 수 있습니다. 페라이트계와 마르텐사이트계는 내식성 측면에서 오스테나이트계보다 저렴합니다.

열처리성

프로젝트에 적합한 스테인리스강을 선택할 때 열처리는 중요한 고려 사항입니다. 17-4 PH, 마르텐사이트강은 열처리가 가능합니다. 그러나 오스테나이트강과 페라이트강은 열처리와 관련된 고온을 견딜 수 없습니다.

기계적 특성

스테인리스강의 기계적 특성은 적절한 강재를 선택할 때 매우 중요합니다. 선택하기 전에 온도, 강도, 인성, 연성, 신장성 등의 요소를 고려해야 합니다.

비용 효율성 및 가용성

적절한 등급을 선택할 때 품질은 매우 중요합니다. 구하기 쉽고, 부식에 덜 취약하며, 가격이 저렴하고, 품질이 좋은 등급을 선택할 수 있습니다. 오스테나이트계 강은 품질 면에서는 좋은 선택이지만, 다른 종류의 강보다 가격이 비싸기 때문에 구하기가 더 어렵습니다.

스테인리스 스틸의 일반적인 용도 및 응용 분야

다양한 산업 분야에서 스테인리스 스틸을 다양한 방식으로 사용합니다. 쾌속 조형(RP) 제품에 스테인리스 스틸을 사용하는 몇 가지 방법을 소개합니다.

식품 산업

싱크대, 수저, 접시, 플래터 등 주방용품은 스테인리스 스틸로 제작됩니다. 스테인리스 스틸은 녹슬거나 부식되지 않고 미생물이 번식하지 않아 이러한 용도로 사용할 수 있습니다.

의료 분야

의료 분야는 스테인리스 스틸이 사용되는 중요한 분야입니다. 이 경우, 스테인리스 스틸은 수술 도구를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 골절된 뼈를 고정하는 수술용 임플란트와 이식 도구에 사용될 수 있습니다.

항공우주 및 자동차 산업

항공기와 자동차 부품은 중요한 소재인 스테인리스강으로 만들어집니다. 스테인리스강은 정확하고 올바르게 제조된다면 이러한 분야에 사용될 수 있습니다.

기타 산업

스테인리스 스틸은 조리기구나 조명 제품 제작 등 다른 용도로도 사용될 수 있습니다. 보시다시피 스테인리스 스틸은 매우 다재다능하며, CNC 가공과 같은 신속한 프로토타입 제작에 매우 중요합니다.

결론

스테인리스 스틸 소재는 제조에 매우 중요합니다. 어떤 스테인리스 스틸을 사용할지는 스테인리스 스틸의 등급과 특성 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 이 글에서는 적합한 스테인리스 스틸 소재를 선택하는 방법을 안내하여 이러한 문제를 완전히 이해하도록 도와드립니다. 다양한 스테인리스 스틸의 종류, 등급, 그리고 특징에 대해 설명합니다. 또한, 자신에게 맞는 스틸을 선택하는 방법에 대한 지침도 제공합니다.