在美國,1934年最初出現了不銹鋼制鐵道車輛,日本則是在1952年由于關門隧道用的EF10型電動機車的車體要求耐海水腐蝕性比較強,所以首次使用了不銹鋼。但是真正意義上開始使用不銹鋼是在1958年,當時生產了5輛作為日本國鐵的東海型客車(SARO153型),還有3輛作為東京特快電鐵的5200型電車。這些車輛的表皮使用了當時日本國內剛剛開工生產的20H森吉米爾式不銹鋼鋼帶,所以被稱為半不銹鋼車輛(或者表皮不銹鋼車輛)。車體為鋼制,外皮使用了SUS304制的不(bu)銹鋼板。不銹鋼板是代替涂層鋼板來使用的,主要目的是為了應付腐蝕以及通過無涂層化來降低保養費用[401作為鐵道車輛用不銹鋼,美國當時使用了AISI200系(尤其是AISI201:17Cr-4Ni-6Mn-N鋼)作為外層鋼板,Budd公司在1956年將159輛車的表皮全部使用了AISI200系鋼種來生產。日本當時200系不銹鋼有一部分已用于生產,但是還沒有普及,沒有用于上述的不銹鋼車輛。


 為了進一步加強車輛的輕量化、提高“免保養”的效果,1962年生產出了“全不銹鋼”的車輛,車的骨架也使用了不銹鋼。這是日本東京車輛制造和美國的Budd公司技術合作的結晶。通過對影響 SUS301 鋼強度的調質輥壓、加工、焊接方法等進行改善,外表使用SUS304或者SUS301,并且進行波紋加工、排氣扇成形、焊接組裝等,除了底框的特殊部分,全都使用不銹鋼來制造。經過努力,最后東京特快7000型問世了。根據不銹鋼的不同鋼種,基于強度方面的考慮,多采用SUS301(w(C)<0.15%)作為冷軋材料。點焊的焊接熱影響不大,所以一般適合大多數情況;但是局部組裝所使用的電弧焊接部分,由于使用環境的緣故以及用于清洗的清潔劑的原因,曾經發生過晶間腐(fu)蝕(shi)和晶界應力腐(fu)蝕斷(duan)裂,成了一個問題。


為此,如何防止上(shang)述的晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)或者(zhe)晶(jing)界應力腐蝕(shi)(shi)斷裂,實現不銹鋼的高強度化(hua)呢?不銹鋼生產商對301鋼(17Cr-7Ni)的C、N、Ni等成分以及調(diao)質輥(gun)壓的影響進行(xing)了(le)(le)研(yan)究,并于1981~1984年報告了(le)(le)研(yan)究結果。


 平(ping)松等(deng)(deng)(1981年(nian))明確了C、N、Mn、Ni等(deng)(deng)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)對拉(la)伸(shen)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),并且認為(wei)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)在(zai)0.06%以(yi)下(xia)(xia)時晶間腐(fu)蝕就會(hui)變得(de)緩慢,進而(er)分別在(zai)1981年(nian)和1984年(nian)還(huan)(huan)斷定:實施冷加工以(yi)后進行晶間腐(fu)蝕敏(min)化處理的(de)(de)(de)(de)時候(hou)敏(min)感(gan)性會(hui)增(zeng)加,所以(yi)有必要將(jiang)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)進一步降低到0.03%以(yi)下(xia)(xia)。另外,鋸屋等(deng)(deng)(1981年(nian))以(yi)0.02C-0.5Si-1.8Mn-17Cr-7.8Ni-0.12N鋼(gang)為(wei)基礎研究了各(ge)種元素的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),特別明確了奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定度(du)(Md3o)與調質輥壓后的(de)(de)(de)(de)延展(zhan)以(yi)及(ji)屈(qu)(qu)服(fu)比(bi)的(de)(de)(de)(de)關系。進而(er),田中等(deng)(deng)(1982年(nian))研究了奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)對0.02C-17Cr-7 Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)拉(la)伸(shen)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),搞清楚了下(xia)(xia)列問題(ti):拉(la)伸(shen)強度(du)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上取決(jue)于應變致生(sheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(α')的(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang),并隨(sui)著(zhu)Ni當量(liang)(liang)(liang)[Ni+0.35Si+0.4Mn+0.65Cr+12.6(C+N)]的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)降低;另外屈(qu)(qu)服(fu)強度(du)幾乎不受Ni當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)但會(hui)隨(sui)著(zhu)氮含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)大(da),相反的(de)(de)(de)(de),延展(zhan)性受Ni當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)比(bi)較大(da),等(deng)(deng)等(deng)(deng)。平(ping)松等(deng)(deng)(1984年(nian))也得(de)出了如下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)結(jie)論:17Cr-7 Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)強度(du)會(hui)隨(sui)著(zhu)碳(tan)以(yi)及(ji)氮量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)變化而(er)增(zeng)大(da),但氮的(de)(de)(de)(de)作用在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相時是碳(tan)的(de)(de)(de)(de)2倍,在(zai)α相時卻是碳(tan)的(de)(de)(de)(de)1/2;還(huan)(huan)有,拉(la)伸(shen)強度(du)隨(sui)著(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定度(du)的(de)(de)(de)(de)上升而(er)下(xia)(xia)降,同一奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)穩定度(du)隨(sui)著(zhu)碳(tan)以(yi)及(ji)氮量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)大(da);延展(zhan)性隨(sui)著(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定度(du)的(de)(de)(de)(de)上升而(er)提高;從耐腐(fu)蝕性和強度(du)兩方面來(lai)看最(zui)佳(jia)成分是0.02C-17Cr-6.7 Ni-0.12N。


 根據這些研究結果,為了(le)改善(shan)耐晶間(jian)腐(fu)蝕性(破裂),將碳量調整為0.03%以下,并通過氮的(de)添(tian)加以及適當成(cheng)分的(de)比例調整開(kai)發(fa)出了(le)能同時滿足(zu)強度需求的(de)17Cr-7 Ni鋼(gang),1983年以后(hou)開(kai)始被(bei)鐵道車(che)輛采用。此鋼(gang)在1991年被(bei)JIS定為SUS301L(w(C)≤0.030%、(N)≤0.20%)。


 車輛底座部位(wei)由于(yu)大(da)量地進(jin)行(xing)電(dian)焊,而SUS301L這樣(yang)的硬材會因焊接(jie)而導致強度的下降,所以不(bu)能采用(yong),而采用(yong)SPA-H.基于(yu)輕量化的考慮,開發出了(le)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(0.01C-2Si-4Mn-19Cr-5Ni-2Cu-0.02N),確保焊接(jie)部分也不(bu)會軟(ruan)化。