不銹鋼(gang)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氏體不(bu)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(chan)的(de)不銹鋼種,開始主要是(shi)(shi)以美(mei)國的(de)AISI(美(mei)國鋼鐵協會)標準規定(ding)的(de)鋼種為中(zhong)心,其(qi)多數(shu)被(bei)列(lie)入(ru)JIS中(zhong)。從20世(shi)紀(ji)60年(nian)代起隨著對各種性質要求的(de)提高以及(ji)用途的(de)擴大(da),歐美(mei)鋼種的(de)改良(liang)或(huo)獨自鋼種的(de)開發(fa)被(bei)蓬(peng)勃開展(zhan)。其(qi)結果是(shi)(shi)現在大(da)約(yue)有80種鋼被(bei)列(lie)入(ru)日本標準。


  這(zhe)些不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的鋼(gang)種(zhong)從成分(fen)(fen)上被分(fen)(fen)類(lei)為 Fe-Cr系(xi)(xi)和 Fe-Cr-Ni系(xi)(xi),并根據合金(jin)成分(fen)(fen)按鋼(gang)種(zhong)性質繪(hui)制了分(fen)(fen)類(lei)系(xi)(xi)統(tong)圖(tu)(tu),見附(fu)(fu)(fu)圖(tu)(tu)1及附(fu)(fu)(fu)圖(tu)(tu)2。附(fu)(fu)(fu)圖(tu)(tu)1列出了馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang);附(fu)(fu)(fu)圖(tu)(tu)2列出了奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。另外,記號中含有J文(wen)字(zi)的鋼(gang)的大部分(fen)(fen)是日本獨自改良或(huo)開(kai)發的鋼(gang)種(zhong),約占全部鋼(gang)種(zhong)的1/3。


  附圖1所示的Fe-Cr系(xi)是(shi)以(yi)(yi)410鋼(gang)(gang)(gang)(13Cr)為(wei)(wei)(wei)綱(gang),大(da)致以(yi)(yi)鉻含(han)量為(wei)(wei)(wei)13%和大(da)于13%來分開。馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)大(da)多為(wei)(wei)(wei)13%Cr,并添加(jia)0.5%以(yi)(yi)下的其他元素以(yi)(yi)改善其形成性、耐蝕性、切削(xue)性、硬(ying)(ying)(ying)度(du)等。13Cr鋼(gang)(gang)(gang)因為(wei)(wei)(wei)硬(ying)(ying)(ying)度(du)高,因而改良的切削(xue)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)被大(da)量開發,同(tong)時也被列(lie)人JIS.將鉻含(han)量增加(jia)至(zhi)16%~17%的鋼(gang)(gang)(gang)系(xi)是(shi)以(yi)(yi)大(da)量添加(jia)碳提高硬(ying)(ying)(ying)度(du)、耐磨性的鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)為(wei)(wei)(wei)主體,為(wei)(wei)(wei)提高韌性而添加(jia)鎳的431鋼(gang)(gang)(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加(jia)以(yi)(yi)改善的鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)有沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。


附圖1.jpg


  另外,對(dui)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)系列的馬氏體(ti)不銹鋼(gang),如13Cr,其(qi)焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)、加工性(xing)(xing)(xing)的改善,可通(tong)過(guo)添加鋁或降低(di)碳(tan)含量(liang)使(shi)鐵(tie)素體(ti)組織的焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)和(he)加工性(xing)(xing)(xing)得(de)(de)以(yi)提(ti)(ti)(ti)高。對(dui)于17Cr鋼(gang),在430鋼(gang)(17Cr-0.06C)的基(ji)礎上根據目的不同開(kai)(kai)發了許多鋼(gang)種(zhong),特別(bie)是通(tong)過(guo)降低(di)碳(tan)、氮含量(liang)大量(liang)開(kai)(kai)發了提(ti)(ti)(ti)高加工性(xing)(xing)(xing)、焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)以(yi)及(ji)通(tong)過(guo)添加鉬提(ti)(ti)(ti)高耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)的鋼(gang)種(zhong),使(shi)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)的用途得(de)(de)以(yi)擴大。作(zuo)為大幅度(du)提(ti)(ti)(ti)高耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)的鋼(gang)種(zhong)有(you)含22%~30%Cr、1%~4%Mo的鋼(gang)種(zhong),其(qi)中(zhong)4種(zhong)已被列入日本標準(JIS).


  附圖2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系(xi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)大部分(fen)是由奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)組(zu)成。本來(lai)(lai)奧(ao)氏體(ti)系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基本鋼(gang)(gang)是302鋼(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但是大多數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)都(dou)是由將碳含(han)量(liang)降(jiang)低到0.08%以下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)發(fa)(fa)展(zhan)開(kai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。奧(ao)氏體(ti)系(xi)列(lie)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)初期是通(tong)(tong)過(guo)(guo)降(jiang)低碳含(han)量(liang)、添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)鈦、鈮來(lai)(lai)達(da)到改(gai)(gai)善耐晶間腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。為了(le)(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)對非氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing),在(zai)(zai)上述鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)了(le)(le)Mo或Mo和Cu復(fu)合。這(zhe)已經在(zai)(zai)第1章敘(xu)述了(le)(le),這(zhe)些(xie)鋼(gang)(gang)也適用于(yu)現在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)。從20世(shi)紀60年代后(hou)期起,為了(le)(le)提(ti)高(gao)形成性(xing)(xing)而添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)銅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),以及為了(le)(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)強度而添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)0.1%以上氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)被(bei)(bei)(bei)大量(liang)開(kai)發(fa)(fa),此(ci)后(hou)也都(dou)被(bei)(bei)(bei)JIS所認定(ding)。此(ci)外(wai),為了(le)(le)提(ti)高(gao)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)人們對奧(ao)氏體(ti)系(xi)列(lie)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)進(jin)行了(le)(le)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)(gai)良工(gong)作(zuo),像(xiang)研(yan)發(fa)(fa)了(le)(le)通(tong)(tong)過(guo)(guo)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)Si和Cu使(shi)耐應力腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)提(ti)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)許(xu)多鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(315J1,315J2);像(xiang)開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)通(tong)(tong)過(guo)(guo)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)Mo和N使(shi)耐點腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)提(ti)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)許(xu)多鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),同時也被(bei)(bei)(bei)JIS所認定(ding)。另外(wai),通(tong)(tong)過(guo)(guo)大量(liang)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)鉬、增大鉻含(han)量(liang)、添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)氮(dan)開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)接近(jin)鎳基合金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)部分(fen)已被(bei)(bei)(bei)JIS(836L)認定(ding)。除此(ci)之外(wai),還開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)一(yi)些(xie)改(gai)(gai)善加(jia)(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)、耐氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)、切削性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其中(zhong)(zhong)有從301鋼(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)(fa)展(zhan)過(guo)(guo)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


附圖 2.jpg


 另外,雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)(zai)成分(fen)上(shang)與奧氏體(ti)鋼相(xiang)比(bi)Cr/Ni比(bi)較大(da),作(zuo)為奧氏體(ti)相(xiang)和鐵素體(ti)相(xiang)的(de)兩相(xiang)組(zu)織的(de)不(bu)銹(xiu)鋼,除(chu)了(le)耐晶間腐(fu)蝕外,高強度(du)、出色的(de)耐應(ying)力腐(fu)蝕性(xing)是其一大(da)特點。雖然被(bei)列入JIS的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼只(zhi)有4種,但(dan)近幾年(nian)其用途(tu)不(bu)斷在(zai)(zai)擴大(da)。