스테인리스 볼트에 자석이 붙습니다. 불량인가요?
STS304 제품에 자성이 생기는 이유와, 그것이 품질 문제가 아닌 이유.
결론부터 말씀드리면 불량이 아닙니다. 그리고 규격상 합부 판정 항목도 아닙니다.
왜 자성이 생기는가
STS304는 크롬 18% + 니켈 8%의 오스테나이트계 스테인리스로, 원소재(봉재·선재) 상태에서는 거의 자성이 없습니다.
그런데 볼트를 만들려면 냉간가공을 거쳐야 합니다.
- 단조 — 펀치와 다이로 머리를 성형
- 전조 — 다이스 사이에서 나사산을 소성변형으로 성형
이 과정에서 오스테나이트 조직의 일부가 가공유기 마르텐사이트 (Deformation-induced Martensite, 변형유기 마르텐사이트라고도 합니다)로 변태합니다. 마르텐사이트는 강자성이므로, 가공량이 많은 부위일수록 자석이 붙습니다.
즉 자성은 제대로 냉간가공했다는 증거에 가깝습니다. 특히 A2-70, A2-80 등 고강도품은 가공경화를 많이 시키므로 자성이 더 뚜렷합니다.
참고로 같은 STS304라도 로트에 따라 자성의 세기는 다를 수 있습니다. 니켈 함량이 허용범위(8~10.5%) 내에서 낮은 쪽인 로트는 마르텐사이트 변태가 더 쉽게 일어나기 때문입니다. "지난번 납품분은 안 붙었는데 이번엔 붙는다"는 경우가 바로 이것으로, 재질이 바뀐 것이 아닙니다.
내식성은 떨어지지 않는가
내식성의 본질은 크롬 산화막(부동태 피막)입니다. 냉간가공은 조직 구조를 바꿀 뿐 Cr·Ni 화학성분을 바꾸지 않으므로, 부동태 피막 형성 능력은 유지됩니다.
다만 극심한 소성변형부는 국부 부식 저항이 다소 영향을 받을 수 있어, 당사는 산처리(산세) 공정으로 표면을 정리합니다.
규격은 뭐라고 하는가
ISO 3506-1이 규정하는 스테인리스 체결부품의 요구사항은 화학성분, 인장강도, 항복강도, 경도입니다. 자성에 대한 요구사항은 없습니다. 오히려 규격은 오스테나이트계 스테인리스가 냉간가공 후 어느 정도 자성을 띨 수 있다는 점을 명시하고 있습니다.
따라서 "자석이 붙는다"는 이유로 불합격 처리하는 것은 규격상 근거가 없습니다.
정밀 계측기, 일부 의료·반도체 장비처럼 비자성이 요구되는 경우가 있습니다.
이때는 STS316L(A4) 계열로의 전환을 권장합니다. 316L은 니켈 함량이 높고 몰리브덴이 첨가되어 오스테나이트 조직이 안정적이므로, 동일한 냉간가공을 거쳐도 마르텐사이트 변태가 훨씬 적게 일어납니다. 냉간가공 후에도 자성이 304 대비 현저히 낮으며, A4-70·A4-80 강도를 그대로 유지할 수 있고 내식성은 오히려 우수합니다.
당사는 316L 냉간단조 체결부품을 직접 생산하고 있습니다. 비자성 요구 조건이 있으시면 상담 주십시오. 함께 검토해 드립니다.
자주 묻는 질문
스테인리스 볼트에 자석이 붙는데 불량인가요?
불량이 아닙니다. 단조·전조의 냉간가공 중 오스테나이트 조직 일부가 강자성인 가공유기 마르텐사이트로 변태하기 때문이며, ISO 3506-1에 자성에 대한 요구사항은 없습니다. 오히려 제대로 냉간가공했다는 증거에 가깝습니다.
자성이 생기면 내식성이 떨어지나요?
내식성의 본질인 크롬 산화막(부동태 피막)은 화학성분이 만드는데, 냉간가공은 조직 구조를 바꿀 뿐 Cr·Ni 성분을 바꾸지 않으므로 피막 형성 능력은 유지됩니다.
비자성 볼트가 꼭 필요하면 어떻게 하나요?
STS316L(A4) 계열로의 전환을 권장합니다. 오스테나이트 조직이 안정적이라 같은 냉간가공을 거쳐도 자성이 STS304 대비 현저히 낮고, A4-70·A4-80 강도를 그대로 유지할 수 있습니다.