스테인리스 스틸이 자성을 띄게되는 원인 과학적 설명

스테인리스 스틸은 가장 친숙한 소재이지만 좀더 과학적인 사실을 들여다 보면 재미있는 것이 많다. 스테인리스 스틸은 어떻게 만들어 지고 어떤 종류가 있을지 알아본다.

스테인리스 스틸의 활용

스테인리스 스틸은 반짝이며 아름답다. 스테인리스 스틸은 떨어뜨려도 깨지지 않으며 방치해도 빨간 녹도 잘 생기지 않는다. 이런 이유로 우리 주변에서 사용되는 스테인리스 스틸의 쓰임새는 생각보다 다양하다.
 

• 머그컵, 식기와 주방기구
• 병원에서 사용하는 수술도구를 포함한 다양한 도구들
• 반지, 목걸이, 시계 등의 악세사리
• 건물의 외장재
• 제약회사에서 사용하는 많은 기계와 물건들

스테인리스 스틸은 제조 과정

스테인리스 스틸의 주성분은 70% 이상이 철성분이다. 그 외에 크롬과 니켈 순서로 포함되어 있다.
조성에 따라 물리적, 화학적 특성이 조금씩 바뀌기 때문에 사용하고자 하는 용도에 따라 다양한 종류의 스테인리스가 있다.
스테인리스는 주로 두루마리 화장지 같은 형태의 롤 형태로 제련소에서 만들어지는데 필요한 성분들을 열을 가해 녹여서 잘 섞은 후 식혀서 원하는 형태로 가공하는 방식으로 제조된다.
 

스테인리스 스틸의 종류

현미경적인 조직에 따라 크게 페라이트, 마르텐사이트, 오스테나이트 세가지로 구분할 수 있고 그중에 오스테나이트가 가장 많이 사용된다. 300 시리즈로 불리는 것이 그것이며 304, 316 들이 이에 해당된다. 오스테나이트는 상온에서 천천히 식히는 제조공정을 사용하는데 이때 만들어지는 결정구조 때문에 자성을 띄지 않은 특성을 가지게 된다.
 

스테인리스 스틸과 자성의 원천

철은 우리가 상식적으로 알고 있듯 강한 자성체이다. 그리고 이러한 강한 자성체를 강자성체라고 부른다.
반면 오스테나이트는 철 이외의 다른 성분들과 섞여서 만들어지는 결정구조의 특이성과 식히는 방식 때문에 자성을 잃게 되는데 이를 상자성체라고 부른다.
아래 그림이 보여주듯이 자성이란 자기장의 총량의 관점에서 볼때 근본적로 자성은 동일하다고 볼 수 있다. 단지 자성이 강하고 약하고는 자성의 방향 때문에 생기는 과학적 현상인 것이다.
오스테나이트가 만들어지는 과정이서 방향성이 랜덤하게 배열되는 상자성체 이기 때문에 자석에 붙지 않는다. 용접을 통해 열이 가해지거나 강한 자석에 노출되거나 혹은 구부리는 등의 작업을 하게 되면 랜덤 했던 배열이 우연히 방향성을 갖게 될 수 있고 이것이 자성을 갖게 하는 원인이 된다.
 

요점정리

• 스테인리스 스틸은 미관이 우수하고 내식성이 높기 때문에 널리 사용된다.
• 제조방식에 따라 조직이 달라지며 그중 오스테나이트가 가장 많이 사용하는 종류이다.
• 오스테나이트는 상자성체이며 자기장의 방향이 중구난방인 이유로 자석에 붙지 않는다.