在已有的鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼中，含鉻量在21％～23％的牌號較少。2004年，日本JFE停止生產304奧氏體(ti)不銹鋼(gang)，先后問世的00Cr21CuTi （JFE443CT，以下簡稱 443CT）和00Cr22.5MoNb（JFE445M）等填補了這一空白。研制Cr21～Cr23型等牌號的思路與過去的區別在于在17％～18％Cr量的基礎上提高了鋼中鉻量而不是加入或進一步提高鋼中鉬量來彌補430型等鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)耐蝕性的不足并可以達到節約貴重元素鉬的目的。此處主要對00Cr21CuTi （JFE443CT）作一簡述。
眾所周知，430不銹鋼是國際上通用的節鎳經濟型鐵素體不銹鋼。由于此鋼含鉻僅16％～18％，不含鎳又不含鉬，大量用于室內環境中。而在室外的大氣和水環境中此鋼的不銹耐蝕性則尚顯不足，一般多選用含鉬的436、444等牌號。日本JFE公司在一些430型不銹鋼基礎上提高鋼中鉻量約達21％，開發了在室內和室外大氣（除海洋大氣外）和水環境（海水除外）中使用的耐蝕性優良的00Cr21CuTi不銹鋼，以使它在一些用途中代替304不銹鋼，（18-8型）鉻鎳奧氏體不銹鋼，從而達到節鎳并降低材料成本的目的。
一、化(hua)學(xue)成(cheng)分和純凈度
JFE443CT化學(xue)成(cheng)分標(biao)號(hao)為00Cr21CuTi，鋼中(zhong)除含(han)有20％～23％Cr外，還含(han)有少量(liang)（0.4％）的(de)銅和0.3％的(de)鈦。鋼中(zhong)C＋N含(han)量(liang)≤0.03％，Mn、Si含(han)量(liang)≤0.20％，S含(han)量(liang)≤0.01％。
對日本進(jin)(jin)口的冷軋薄帶(dai)進(jin)(jin)行(xing)的化學成分分析表明，鋼中硫量均(jun)在約(yue)0.001％，鋼中硫化物(wu)(wu)、氧化物(wu)(wu)、硅酸鹽(yan)等非金屬夾雜物(wu)(wu)評級(ji)均(jun)為0級(ji)，鋼的純凈度較(jiao)高(gao)。
二、耐(nai)腐蝕性能
1. 大氣腐蝕
國內外在(zai)實驗(yan)(yan)室進行(xing)的鹽霧試(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)見圖(tu)4.38；在(zai)海岸大氣(qi)中進行(xing)掛片試(shi)驗(yan)(yan)所取(qu)得的結果(guo)見圖(tu)4.39。圖(tu)4.38（a）的結果(guo)表(biao)明 SUS 304和JFE 443CT均未見銹蝕(shi)，而(er)圖(tu)4.38（b）的結果(guo)則指出0Cr17（SUS 430）不銹鋼試(shi)驗(yan)(yan)168h，鋼從端(duan)部開始生(sheng)銹，而(er)JFE 443CT和SUS 304鋼經5000h試(shi)驗(yan)(yan)也均未見腐蝕(shi)。圖(tu)4.39的結果(guo)表(biao)明SUS 430銹蝕(shi)嚴重(zhong)，SUS 304不銹鋼也有點(dian)蝕(shi)分(fen)布在(zai)整個試(shi)樣(yang)表(biao)面上，而(er)JFE443CT幾乎(hu)沒有銹蝕(shi)產(chan)生(sheng)。
圖(tu)(tu)4.38（a）在35℃、5％NaCl溶液中經(jing)240h鹽(yan)(yan)霧試驗（GB 10125-88）的結果 、圖(tu)(tu)4.38（b）鹽(yan)(yan)霧試驗結果（JIS 22371法）
2. 晶間腐蝕
表4.24系JFE 443CT和SUS 304的焊(han)管焊(han)后焊(han)縫的晶間(jian)(jian)腐蝕試(shi)驗(yan)結果（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和SUS304均未(wei)產生(sheng)晶間(jian)(jian)腐蝕。
3. 應力腐蝕
表4.25系在沸騰42％MgCl2中進行試驗的結果（GB4334.8-84法）。試樣為板材冷彎U形樣和板材焊后冷彎U形樣。SUS 304不銹鋼試驗＜14h，U形樣均出現了應力腐蝕斷裂，而JFE 443CT 鋼雖經216h試驗也沒有應力腐蝕斷裂出現。
4. 點蝕和縫隙腐蝕
鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻、銅量(liang)(liang)(liang)對JFE443CT鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性的(de)(de)(de)影(ying)響 圖4.40系JFE 443CT和(he)SUS 304兩種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)試(shi)樣在(zai)離(li)海岸1km處放(fang)置前(qian)和(he)放(fang)置1.5年后在(zai)35℃、3.5％NaCl溶液中(zhong)(zhong)測定(ding)(ding)不同(tong)鉻含(han)量(liang)(liang)(liang)以及銅量(liang)(liang)(liang)0.4％和(he)不同(tong)含(han)銅量(liang)(liang)(liang)時的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，從(cong)圖4.40（a）中(zhong)(zhong)可以看出(chu)：在(zai)海洋大(da)氣(qi)試(shi)驗前(qian)隨鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)提(ti)高(gao)(gao)（即耐(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性增(zeng)加），當(dang)鉻量(liang)(liang)(liang)達21％時，此鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)可與(yu)SUS304相(xiang)當(dang)，鉻量(liang)(liang)(liang)再高(gao)(gao)，其點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)還可高(gao)(gao)于SUS304，含(han)銅量(liang)(liang)(liang)0.4％和(he)不含(han)銅無(wu)明(ming)顯影(ying)響。而從(cong)圖4.40（b）中(zhong)(zhong)均(jun)可看出(chu)：在(zai)海洋大(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)試(shi)驗1.5年后，測定(ding)(ding)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，隨鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻量(liang)(liang)(liang)增(zeng)加，JFE443CT鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)提(ti)高(gao)(gao)更加顯著。當(dang)含(han)鉻量(liang)(liang)(liang)達21％時，此鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)大(da)大(da)高(gao)(gao)于SUS304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，而且含(han)0.4％Cu者，其點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)也遠超過(guo)不含(han)銅者。顯然0.4％Cu的(de)(de)(de)作用是有益的(de)(de)(de)。
圖(tu)(tu)4.41系采用X-射線光電(dian)子譜儀半(ban)定量分析(xi)經(jing)海洋大(da)氣中(zhong)(zhong)放置1.5年(nian)后試樣(yang)表面鈍化(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong) 的(de)(de)結果。顯然(ran)，經(jing)海洋大(da)氣中(zhong)(zhong)放置后，JFE 443CT鋼表面鈍化(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)富(fu)集是此(ci)鋼點蝕(shi)電(dian)位(wei)提(ti)高的(de)(de)原因(yin)，而(er)0.4％Cu的(de)(de)加入(ru)則(ze)強(qiang)化(hua)(hua)了鈍化(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)富(fu)集度，從(cong)而(er)有益于耐點蝕(shi)性(xing)的(de)(de)提(ti)高，但(dan)是鋼中(zhong)(zhong)含銅(tong)量有一適宜范(fan)圍（見圖(tu)(tu)4.42），含銅(tong)量低于0.3％或高于0.6％則(ze)是有害的(de)(de)。因(yin)此(ci)，在此(ci)鋼冶(ye)煉時需予以注(zhu)意。
JFE 443CT鋼(gang)（00Cr21CuTi）的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)和耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)能 圖4.43～圖4.46系國內外耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)一些試(shi)驗結果。從(cong)這些試(shi)驗結果可看(kan)出，在所有試(shi)驗條(tiao)件下00Cr21CuTi鋼(gang)的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)與SUS304鋼(gang)相當。圖4.45國內的(de)結果還(huan)指出了目前(qian)國內市場(chang)上宣傳(chuan)能替代SUS304鋼(gang)并大量(liang)生(sheng)產和銷售的(de)含(han)1％Ni、4％Ni且低(di)銘且高錳量(liang)的(de)所謂“200系”鋼(gang)①，耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能很差(cha)，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低(di)于410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低(di)于430（0Cr17）。
JFE所(suo)進行的(de)JFE 443CT耐縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)試驗(yan)(yan)結果見(jian)圖4.46中(zhong)，一方(fang)面表明在相(xiang)同(tong)試驗(yan)(yan)條件下，含(han)0.5％Cu的(de)00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不(bu)含(han)銅者耐縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性顯著提高，但也指出，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的(de)耐縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性要(yao)低于SUS 304，也說(shuo)明了鎳在不(bu)銹鋼中(zhong)耐縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能的(de)良好作用。
三、力學性能(neng)和冷成型性
前面曾述及(ji)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)，主要是由鋼(gang)的(de)組織結(jie)構所(suo)決定的(de)。而力(li)學性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)則直接影響著鋼(gang)的(de)冷(leng)成型(xing)性(xing)(xing)(xing)(xing)，00Cr21CuTi鋼(gang)也不(bu)例外。眾所(suo)周知，鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)冷(leng)成型(xing)性(xing)(xing)(xing)(xing)也是正確應用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)難點(dian)之一。由于鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)與304等鉻(ge)鎳奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)組織結(jie)構的(de)差異，冷(leng)成型(xing)性(xing)(xing)(xing)(xing)不(bu)同，必須根據鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)冷(leng)成型(xing)特點(dian)來研究選擇適(shi)宜冷(leng)成型(xing)工藝(yi)以取得滿(man)意的(de)結(jie)果(guo)。
1. 深沖性
表4.26中列入了00Cr21CuTi鋼(gang)的(de)(de)室溫力學性能(neng)和(he)冷(leng)(leng)成型參數(shu)并(bing)與304進行對(dui)比的(de)(de)結果(guo)，可以(yi)看出(chu)(chu)，由于304鋼(gang)在拉伸(shen)(shen)變形(xing)過程中有相(xiang)變產(chan)生，此(ci)(ci)鋼(gang)易(yi)于加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化，故其強度（σb）值(zhi)(zhi)(zhi)和(he)伸(shen)(shen)長率均(jun)(jun)遠較00Cr21CuTi為高(gao)。且(qie)Er 值(zhi)(zhi)(zhi)也(ye)大。因此(ci)(ci)304鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)非(fei)常適(shi)于脹形(xing)（鼓凸(tu)）冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)。而00Cr21CuTi鋼(gang)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化傾向小，伸(shen)(shen)長率也(ye)低，Er值(zhi)(zhi)(zhi)小。故此(ci)(ci)鋼(gang)不適(shi)于單純的(de)(de)脹形(xing)（鼓凸(tu)）冷(leng)(leng)成型。但是00Cr21CuTi鋼(gang)的(de)(de)r、LDR值(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)(jun)較高(gao)，因此(ci)(ci)此(ci)(ci)鋼(gang)非(fei)常適(shi)于深(shen)沖(chong)（深(shen)拉伸(shen)(shen)）型冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)而且(qie)還會優(you)于304不銹(xiu)鋼(gang)。表4.27列出(chu)(chu)了國內(nei)的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果(guo)。表4.26中還指出(chu)(chu)了00Cr21CuTi鋼(gang)和(he)304不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)CCV值(zhi)(zhi)(zhi)（圓(yuan)錐(zhui)杯試(shi)驗(yan)），二者相(xiang)差不大。這表明00Cr21CuTi鋼(gang)仍具有深(shen)沖(chong)和(he)脹形(xing)（鼓凸(tu)）復(fu)合冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)可行性。
2. 延遲開裂敏感性
不銹(xiu)鋼(gang)在進行諸如(ru)圓筒(tong)型產品的深沖等冷(leng)成型時，一(yi)般(ban)多(duo)(duo)采(cai)用(yong)多(duo)(duo)段(duan)冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)，因為若一(yi)次大變形量的冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)后，短時放置便會出現(xian)人們稱(cheng)之(zhi)為延(yan)遲開裂的現(xian)象。這與不銹(xiu)鋼(gang)的冷(leng)加(jia)工(gong)(gong)硬化(hua)的敏感性密切(qie)相關。
國內曾對439、443兩種(zhong)鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)一種(zhong)鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)304以(yi)及低鉻(ge)低鎳的(de)(de)1％Ni和(he)(he)4％Ni鉻(ge)錳(meng)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)（國內稱為(wei)所謂“200”系不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)）進行了冷(leng)成(cheng)型后(hou)的(de)(de)延遲(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)敏感(gan)(gan)性試驗。結果見圖4.47。從圖中可知(zhi)，443和(he)(he)439鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)延遲(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)的(de)(de)敏感(gan)(gan)性很低。由于此試驗條(tiao)件下深(shen)沖(chong)比(bi)最高僅(jin)為(wei)1.9，故(gu)冷(leng)作硬化敏感(gan)(gan)性較鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)高的(de)(de)304不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)并(bing)未顯(xian)示(shi)其對延遲(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)敏感(gan)(gan)。但低鉻(ge)、低鎳的(de)(de)鉻(ge)錳(meng)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)（1％Ni和(he)(he)4％Ni）則(ze)顯(xian)示(shi)出對延遲(chi)斷裂(lie)的(de)(de)高度敏感(gan)(gan)性，深(shen)沖(chong)比(bi)僅(jin)1.5和(he)(he)1.7,4％Ni和(he)(he)1％Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)便分別出現了延遲(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)。
圖4.47 443、439和(he)304以(yi)及1％Ni、4％Ni鋼(gang)延遲斷裂(lie)敏感(gan)(gan)性 ，圖4.48則系一種產品分8段進行深沖(chong)加工(gong)，深沖(chong)比達5～6高(gao)應變(bian)條件(jian)下的(de)(de)試驗結(jie)果。可以(yi)看出JFE443CT鋼(gang)并未出現延遲開(kai)裂(lie)而SUS 304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在第7段冷加工(gong)后(hou)便出現了開(kai)裂(lie)。說明了SUS 304鋼(gang)的(de)(de)延遲斷裂(lie)敏感(gan)(gan)性要高(gao)于JFE 443CT鋼(gang)，一般認(ren)為奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)延遲開(kai)裂(lie)敏感(gan)(gan)性高(gao)的(de)(de)原因與冷加工(gong)大變(bian)形區域(yu)的(de)(de)延伸還存(cun)在二次硬化和(he)二次加工(gong)脆化有關(guan)。
3. 抗(kang)皺性(xing)
鐵素體不銹鋼(gang)采用前述(shu)的(de)(de)化學成分和生產工藝(yi)相結(jie)合的(de)(de)生產措施(shi)，JFE 443CT鋼(gang)的(de)(de)抗皺性(xing)可以達到與SUS304不銹鋼(gang)相當的(de)(de)水平。圖4.49系經(jing)20％拉伸后所測得的(de)(de)JFE 443CT和SUS 304的(de)(de)表面起皺情況的(de)(de)對比。
四、焊接性
JFE 443CT鋼焊接(jie)性(xing)優良，可(ke)采用(yong)焊接(jie)不銹鋼通(tong)用(yong)的方法進行焊接(jie)。試驗表明，由于(yu)此(ci)鋼碳、氮量(liang)很低且又加鈦穩定(ding)化，焊后(hou)并無晶間腐蝕(shi)的敏(min)感性(xing)。而(er)且焊接(jie)部位也具有與母材基本相同的力學性(xing)能(neng)(neng)和耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)。
當(dang)JFE 443CT需與18-8型(xing)304不銹(xiu)鋼進行對接(jie)焊(han)(han)時，需采用超低碳型(xing)的304L焊(han)(han)絲，為防(fang)止焊(han)(han)接(jie)部位敏化，焊(han)(han)接(jie)需使(shi)用308L和309L焊(han)(han)絲。
焊(han)接JFE 443CT時的注意事項與焊(han)接其他超(chao)低碳并(bing)含穩定化元素的其他現代鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)相同。
五、應用
JFE 443CT不銹鋼可用(yong)(yong)于室內(nei)和(he)室外耐大(da)氣(qi)（除海(hai)洋大(da)氣(qi)外）和(he)耐水環境（除海(hai)水外）的(de)腐蝕，特別是(shi)430、439等(deng)鐵素(su)體不銹鋼的(de)不銹耐蝕性尚顯(xian)不足的(de)廚房設(she)備、家(jia)用(yong)(yong)電(dian)器、裝飾、市政(zheng)設(she)施、環境保(bao)護(hu)等(deng)一些用(yong)(yong)途中(zhong)。代替304和(he)304L鉻鎳(nie)奧氏體不銹鋼制(zhi)造(zao)薄(bo)截面(mian)尺寸的(de)冷加工成型(xing)的(de)設(she)備構件、容器和(he)輸水管線等(deng)。
