크롬강의 일종. 강(鋼)에 크롬을 첨가하여 내식성(耐蝕性)을 증대시킨 것. 보통, Cr 12~18%, Ni 7~10%, C 0.2% 이하를 함유하고 있다. 이 밖에 Mo, W, Ti, Co 등이 첨가된다. 화학 공업용 파이프, 실린더, 펌프, 선박용품, 건축용 등에 많이 사용된다.
스테인리스강(stainless steel)은 최소 10.5[1] 혹은 11%의 크롬이 들어간 강철 합금이다.[2] 대한민국에서는 스텐이라고 줄여서 부르기도 하지만 스테인리스강이 올바른 표기이며, 영어로는 스테인리스 스틸(Stainless steel)이라고 표기한다. 스테인리스강은 영문(Stain-less)이 뜻하는 바와 같이 녹, 부식이 일반 강철에 비해서 적다.[3] 스테인리스강은 또한 부식저항 강철 혹은 CRES라고 불리는데, 이는 합금의 종류와 등급이 자세하지 않으며, 부분적으론 항공기 산업때문이기도 하다. 스테인리스강은 수명이 끝날때까지 환경에 맞게 적합하게 다양한 등급과 외관을 만들 수 있다. 보통 스테인리스강은 칼붙이와 시계 케이스와 밴드에 주로 쓰인다.
스테인리스강은 크롬을 넣지 않은 탄소강과 다르다. 탄소강은 공기와 습기에 부식된다. 그렇게 되면 표면의 철산화물이 생기게 되고, 더 많은 철산화물이 생기는 것을 더 가속화시킨다. 크롬이 들어간 스테인리스강같은 경우엔 크롬 산화물이 표면의 부식을 예방해주고, 금속의 전체적 구조에 부식이 확산되지 못하도록 예방해준다.
지구 대기에서 높은 산화저항성과 온도변화는 무게대비 최소 13%의 크롬을 섞음으로써 가능해졌으며, 26%이상의 크롬은 거친 환경에서도 견뎌내었다.[8] 스테인리스강에서 크롬은 크롬 3가 산화물(Cr2O3)로 철의 피막재역할을 맡고 있다. 이 층은 얇아서 눈에 보이며, 그리고 스테인리스강은 광택이 있어 보이게 된다. 이 피막재는 물과 공기로부터 강철을 보호해내었으며, 표면에 상처가 입었을시에 빠르게 수습하였다. 이런 특징은 알루미늄이나 티타늄과 같은 다른 금속에서도 나타난다. 그러나 이와 같은 부식 내구성은 산소가 없는 공간에선 정반대로 돌아가는데, 대표적인 예가 용골에 박은 볼트가 선재안으로 들어가는 것이다.
스테인리스강 부분이 너트와 볼트로 구성되었을때, 산소층은 이들을 결속시킨다. 그러나, 산소가 없을때는 이 부분이 헐거워지게 되고, 마찰로 인해서 쓸려내려가게 된다. 이런 문제에 대한 해결책으로 둘을 청동과 스테인리스강같은 다른 금속으로 만든다든가, 혹은 다른 종류의 스테인리스강을 사용하는 방법이 있다. 게다가, 니트로닉 합금(Armco Inc의 등록상표)는 이런 마찰로 인한 손실을 줄이기 위해 망간과 질소를 이용해 합금을 만들었다.
스테인리스강은 여러 종류가 있다: 니켈이 함유되었는지, 철의 오스테나이트 구조가 안정되었는지등등 말이다. 이런 결정구조는 스테인리스강을 자성에 띠지 않도록 만들며, 낮은 온도에서 약해지지 않도록 해준다. 또한 탄소를 집어넣으면 좀 더 경도와 내구력이 높아진다. 열처리를 하면, 스테인리스강은 면도날, 칼붙이, 도구 등으로 사용할 수 있다.
많은 스테인리스강에는 망간이 들어있는데, 망간은 니켈보다 값이 싸면서 니켈처럼 철의 오스테나이트 구조를 유지시켜준다.
스테인리스강은 결정구조로 구분 지을 수 있다.
①오스테나이트계, 혹은 300 시리즈 스테인리스강은 스테인리스강 시장의 70%를 차지한다. 여기엔 0.15%의 탄소, 16%이하의 크롬과, 특별히 망간이나 니켈이 들어가 용융점부터 낮은 온도까지 오스테나이트 구조를 유지시킨다. 특히 18%의 크롬과 10%의 니켈이 들어간것을 18/10 스테인리스라고 부르는데, 이것들은 식기류에 사용된다. 이와 유사하게 18/0, 18/8도 사용가능하다. AL-6XN과 254SM0같은 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강은 질소와 몰리브덴이 포함(>6%)되어 좀 더 염화물과 균열을 견디며, 그리고 높은 니켈 함량을 가진 300계와 비교하였을시에 응력에 대해 좀 더 잘 견디는대신, 가격이 비싸다.
②페라이트계 스테인리스강은 오스테나이트계보다 엔지니어링 성질이 좋으나, 낮은 크롬과 니켈 함량 때문에 오스테나이트계보다 내구성은 떨어진다. 페라이트계는 일반적으로 값이 싸며, 10.5에서 27%정도의 크롬과 매우 약간 니켈을 섞는다. 몇몇 페라이트계에는 납을 섞기도 한다. 대부분 페라이트계에는 몰리브덴을 포함하며, 약간 알루미늄이나 티타늄을 포함한다. 일반적인 페라이트계의 등급에는 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo, and 29Cr-4Mo-2Ni를 포함한다.
③마르텐사이트계 스테인리스강은 다른 2개의 스테인리스강에 비해 부식 저항력이 떨어지지만, 매우 단단하고 강하며, 또한 기계가공하기 좋으며, 열가공을 하여 더 강해질수 있다. 마르텐사이드계 스테인리스강에는 크롬(12~14%), 몰리브덴(0.2~1%), 그리고 탄소(약 0.1~1%)가 포함된다. 마르텐사이드계는 다른 스테인리스강과 달리 자성을 띤다.
④석출경화 마르텐사이트계 스테인리스강의 부식내구성은 오스테나이트계와 비교할 수 있으며, 심지어 석출경화되어 다른 마르텐사이드계보다 더 내구력이 높다. 대부분 공통적으로 17-4PH을 사용하는데, 이는 17%의 크롬과 4%의 니켈을 뜻한다. 초강력 내구성을 가진 이 석출경화 마르텐사이드계는 방위사업에서 떠오르는 별로, 새로운 프로젝트에 선택되었다. 록히드 마틴의 F-35 라이트닝2은 항공기 동체에 이 계통의 Carpenter Custom 465를 사용한 최초의 전투기이다.
⑤듀플렉스계 스테인리스강은 오스테나이트의 미세구조와 페라이트를 50대 50으로 섞은 것으로, 상업용 합금의 경우 각각40대 60비율로 되어 있다. 듀플렉스계 스테인리스강은 오스테나이트 스테인리스강보다 더 내구성이 좋으며, 구멍이나 균열같은 부식에도 더 강한 특징을 가지고 있다. 듀플렉스계 스테인리스강은 다른 오스테나이트계보다 높은 크롬(19~28%), 그리고 몰리브덴(5%이상), 낮은 니켈함량을 보여준다.
가장 많이 쓰이는 이중 스테인리스강으로는 2205(22% 크롬, 5% 니켈)과 2507 (25% 크롬, 7% 니켈)이 있으며, 2507은 높은 부식저항성으로 슈퍼듀플렉스라고 불린다. 듀플렉스계는 낮은 가격으로 슈퍼오스테라이트계와 같은 능력을 보여주어, 가격경쟁력을 가지고 많은 부분에 사용되고 있다.
