不銹鋼從化學成分上大致可分為Fe-Cr系和Fe-Cr-Ni系,從金屬組織上可分為奧氏體型、鐵素體型、馬氏體型、奧氏體-鐵素體的雙相型以及沉淀硬化型5類。其中奧氏體型、鐵素體型以及馬氏體型不銹(xiu)鋼(gang)正如第1章敘述的是1912~1914年由歐洲或美國發明的。不過,雙相不銹鋼是為了克服奧(ao)氏(shi)體不銹鋼晶間腐蝕的弱點于20世紀30年代在歐洲開發的。另一方面,沉淀硬化不銹鋼作為高強度不銹鋼于20世紀40年代在美國被開發的。奧氏體、鐵素體以及馬氏體不銹鋼,正如2.3節敘述的,在1959年JIS(日本標準規格)制定時其中的一部分鋼種被列人日本標準規格。沉淀硬化不銹鋼是從1965年、雙相不銹鋼是從1972年被列人日本標準的。


  在日本生產的(de)(de)不銹鋼(gang)種(zhong),開始主(zhu)要是(shi)以(yi)美(mei)國的(de)(de)AISI(美(mei)國鋼(gang)鐵協會(hui))標(biao)準規定的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)為中(zhong)(zhong)心,其多(duo)數被(bei)列(lie)入JIS中(zhong)(zhong)。從(cong)20世紀(ji)60年代起隨著對各種(zhong)性質(zhi)要求的(de)(de)提高以(yi)及用途的(de)(de)擴(kuo)大(da),歐(ou)美(mei)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)改良或獨自(zi)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)開發被(bei)蓬勃開展(zhan)。其結果是(shi)現(xian)在大(da)約(yue)有80種(zhong)鋼(gang)被(bei)列(lie)入日本標(biao)準。


  這些不(bu)(bu)銹鋼(gang)的鋼(gang)種從成(cheng)分上被分類為 Fe-Cr系(xi)和 Fe-Cr-Ni系(xi),并根據合金成(cheng)分按鋼(gang)種性質繪(hui)制(zhi)了分類系(xi)統圖,見(jian)附圖1及附圖2。附圖1列(lie)出(chu)了馬(ma)氏(shi)體和鐵素(su)體不(bu)(bu)銹鋼(gang);附圖2列(lie)出(chu)了奧氏(shi)體和雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)。另外,記號中含有J文字的鋼(gang)的大部(bu)分是日本(ben)獨自改良或(huo)開(kai)發的鋼(gang)種,約占全部(bu)鋼(gang)種的1/3。


  附圖1所示(shi)的(de)(de)Fe-Cr系是以(yi)410鋼(gang)(13Cr)為(wei)(wei)綱(gang),大致(zhi)以(yi)鉻含量為(wei)(wei)13%和大于13%來(lai)分(fen)開(kai)。馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)大多為(wei)(wei)13%Cr,并(bing)添加(jia)0.5%以(yi)下(xia)的(de)(de)其他(ta)元素以(yi)改(gai)(gai)善(shan)其形成性(xing)、耐蝕性(xing)、切削性(xing)、硬度(du)等。13Cr鋼(gang)因為(wei)(wei)硬度(du)高(gao)(gao),因而改(gai)(gai)良的(de)(de)切削鋼(gang)種被大量開(kai)發,同時(shi)也被列(lie)人JIS.將(jiang)鉻含量增(zeng)加(jia)至16%~17%的(de)(de)鋼(gang)系是以(yi)大量添加(jia)碳(tan)提高(gao)(gao)硬度(du)、耐磨性(xing)的(de)(de)鋼(gang)種為(wei)(wei)主體,為(wei)(wei)提高(gao)(gao)韌性(xing)而添加(jia)鎳的(de)(de)431鋼(gang)(16Cr-2Ni);更進(jin)一步加(jia)以(yi)改(gai)(gai)善(shan)的(de)(de)鋼(gang)種有沉淀硬化型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。


附圖1.jpg


  另(ling)外,對鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系列的(de)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),如13Cr,其(qi)焊接(jie)性(xing)(xing)、耐蝕(shi)性(xing)(xing)、加工性(xing)(xing)的(de)改(gai)善,可通過添加鋁或降低碳(tan)含(han)量(liang)使鐵(tie)素(su)(su)體(ti)組織(zhi)的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)和加工性(xing)(xing)得(de)(de)以(yi)提高(gao)。對于17Cr鋼(gang)(gang)(gang),在430鋼(gang)(gang)(gang)(17Cr-0.06C)的(de)基礎上根據目的(de)不同開發(fa)了(le)許多鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),特別是通過降低碳(tan)、氮含(han)量(liang)大量(liang)開發(fa)了(le)提高(gao)加工性(xing)(xing)、焊接(jie)性(xing)(xing)以(yi)及通過添加鉬提高(gao)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),使鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)用途得(de)(de)以(yi)擴大。作為大幅度提高(gao)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)有含(han)22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其(qi)中4種(zhong)(zhong)已被(bei)列入(ru)日本標準(zhun)(JIS).


  附圖2的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)大(da)(da)部分(fen)是(shi)由奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組成。本來(lai)奧氏體系列(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)基本鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)302鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但是(shi)大(da)(da)多數的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種都是(shi)由將碳含(han)量(liang)(liang)降低(di)到(dao)(dao)0.08%以下的(de)(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)展開來(lai)的(de)(de)(de)(de)。奧氏體系列(lie)(lie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)(de)(de)開發(fa)初(chu)期是(shi)通過(guo)降低(di)碳含(han)量(liang)(liang)、添(tian)(tian)(tian)加(jia)鈦、鈮來(lai)達到(dao)(dao)改善耐(nai)(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)。為(wei)(wei)了(le)(le)(le)進一(yi)步提高對(dui)非氧化性(xing)酸的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),在(zai)上(shang)述(shu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)添(tian)(tian)(tian)加(jia)了(le)(le)(le)Mo或Mo和(he)(he)Cu復合。這已經在(zai)第1章敘述(shu)了(le)(le)(le),這些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也適用(yong)于現在(zai)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種。從20世(shi)紀60年代后期起(qi),為(wei)(wei)了(le)(le)(le)提高形(xing)成性(xing)而(er)(er)添(tian)(tian)(tian)加(jia)銅的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,以及為(wei)(wei)了(le)(le)(le)進一(yi)步提高強度而(er)(er)添(tian)(tian)(tian)加(jia)0.1%以上(shang)氮的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種被大(da)(da)量(liang)(liang)開發(fa),此(ci)后也都被JIS所認定(ding)(ding)。此(ci)外,為(wei)(wei)了(le)(le)(le)提高耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)人們對(dui)奧氏體系列(lie)(lie)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種進行了(le)(le)(le)大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)改良工作,像研發(fa)了(le)(le)(le)通過(guo)添(tian)(tian)(tian)加(jia)Si和(he)(he)Cu使耐(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)提高的(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(315J1,315J2);像開發(fa)了(le)(le)(le)通過(guo)添(tian)(tian)(tian)加(jia)Mo和(he)(he)N使耐(nai)(nai)點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)提高的(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,同時也被JIS所認定(ding)(ding)。另外,通過(guo)大(da)(da)量(liang)(liang)添(tian)(tian)(tian)加(jia)鉬、增大(da)(da)鉻含(han)量(liang)(liang)、添(tian)(tian)(tian)加(jia)氮開發(fa)了(le)(le)(le)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)接近鎳基合金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一(yi)部分(fen)已被JIS(836L)認定(ding)(ding)。除此(ci)之外,還開發(fa)了(le)(le)(le)一(yi)些改善加(jia)工硬化、耐(nai)(nai)氧化性(xing)、切削(xue)性(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,其中(zhong)有從301鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)展過(guo)來(lai)的(de)(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬化型不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。


附圖 2.jpg


 另外,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在成分上與奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比Cr/Ni比較(jiao)大(da),作為奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)和(he)鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)的(de)兩相(xiang)(xiang)組織的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),除了耐晶間腐蝕(shi)外,高強度、出色的(de)耐應力腐蝕(shi)性是其一大(da)特點。雖然被(bei)列入JIS的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)只有4種,但近幾年其用途不(bu)斷在擴大(da)。