在美國,1934年最初出現了不(bu)銹鋼(gang)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制的不銹鋼板(ban)。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(jing)間(jian)腐蝕和晶界應力腐蝕(shi)斷裂,成了一個問題。


為此(ci),如何防止上(shang)述的晶間腐蝕或(huo)者晶界應力腐蝕斷裂(lie),實現不銹鋼(gang)的高(gao)強(qiang)度化(hua)呢?不銹鋼(gang)生產商對301鋼(gang)(17Cr-7Ni)的C、N、Ni等成分以及調質輥(gun)壓的影響進行(xing)了研究,并(bing)于1981~1984年報告了研究結果。


 平(ping)松等(deng)(deng)(1981年(nian))明確了(le)C、N、Mn、Ni等(deng)(deng)含量(liang)(liang)對拉(la)(la)伸(shen)特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),并(bing)且認為碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)在(zai)0.06%以(yi)下(xia)(xia)時(shi)晶間腐(fu)蝕就會變得緩慢,進而(er)分(fen)別(bie)在(zai)1981年(nian)和1984年(nian)還(huan)斷定:實施冷加(jia)工以(yi)后進行晶間腐(fu)蝕敏(min)化處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏(min)感性會增加(jia),所以(yi)有必要(yao)將碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)進一(yi)步降(jiang)(jiang)低(di)(di)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鋼為基礎研究了(le)各種元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),特(te)別(bie)明確了(le)奧(ao)氏(shi)(shi)體穩(wen)定度(du)(du)(Md3o)與調(diao)質(zhi)輥壓后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)延(yan)展以(yi)及屈服(fu)比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。進而(er),田中等(deng)(deng)(1982年(nian))研究了(le)奧(ao)氏(shi)(shi)體對0.02C-17Cr-7 Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)伸(shen)特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),搞清楚了(le)下(xia)(xia)列問題:拉(la)(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)度(du)(du)在(zai)很大(da)程度(du)(du)上(shang)取決于應變致生馬(ma)氏(shi)(shi)體(α')的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang),并(bing)隨(sui)著(zhu)Ni當(dang)量(liang)(liang)[Ni+0.35Si+0.4Mn+0.65Cr+12.6(C+N)]的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)而(er)降(jiang)(jiang)低(di)(di);另外屈服(fu)強(qiang)(qiang)度(du)(du)幾乎不受(shou)Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)但(dan)會隨(sui)著(zhu)氮含量(liang)(liang)而(er)增大(da),相(xiang)反(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),延(yan)展性受(shou)Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)比(bi)較大(da),等(deng)(deng)等(deng)(deng)。平(ping)松等(deng)(deng)(1984年(nian))也得出了(le)如下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結論:17Cr-7 Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)會隨(sui)著(zhu)碳以(yi)及氮量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化而(er)增大(da),但(dan)氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)時(shi)是(shi)(shi)碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍,在(zai)α相(xiang)時(shi)卻(que)是(shi)(shi)碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/2;還(huan)有,拉(la)(la)伸(shen)強(qiang)(qiang)度(du)(du)隨(sui)著(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)體穩(wen)定度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升(sheng)(sheng)而(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang),同一(yi)奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定度(du)(du)隨(sui)著(zhu)碳以(yi)及氮量(liang)(liang)而(er)增大(da);延(yan)展性隨(sui)著(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)體穩(wen)定度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升(sheng)(sheng)而(er)提高(gao);從耐腐(fu)蝕性和強(qiang)(qiang)度(du)(du)兩方(fang)面來看最佳成(cheng)分(fen)是(shi)(shi)0.02C-17Cr-6.7 Ni-0.12N。


 根據這些研究結果,為(wei)了(le)改(gai)善耐(nai)晶間腐蝕性(破裂),將碳(tan)量調整(zheng)為(wei)0.03%以下(xia),并(bing)通過(guo)氮(dan)的(de)添(tian)加(jia)以及適當成(cheng)分的(de)比例(li)調整(zheng)開(kai)發出了(le)能同時(shi)滿足強度需(xu)求的(de)17Cr-7 Ni鋼,1983年以后開(kai)始被(bei)鐵(tie)道車輛采用(yong)。此鋼在1991年被(bei)JIS定(ding)為(wei)SUS301L(w(C)≤0.030%、(N)≤0.20%)。


 車輛底座(zuo)部(bu)位(wei)由于大(da)量地進行(xing)電焊,而(er)SUS301L這樣的硬材會(hui)因(yin)焊接(jie)而(er)導致強度(du)的下(xia)降,所以不能采用,而(er)采用SPA-H.基于輕量化的考(kao)慮(lv),開(kai)發出了雙(shuang)相不銹鋼(0.01C-2Si-4Mn-19Cr-5Ni-2Cu-0.02N),確保焊接(jie)部(bu)分也不會(hui)軟化。