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氏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(zai)日本生產的(de)不銹鋼種(zhong),開(kai)始主要(yao)是以(yi)美(mei)國的(de)AISI(美(mei)國鋼鐵(tie)協會(hui))標準(zhun)規定的(de)鋼種(zhong)為中(zhong)心,其(qi)多數被(bei)列入(ru)JIS中(zhong)。從20世紀60年代起隨著對(dui)各種(zhong)性(xing)質要(yao)求的(de)提高以(yi)及用途(tu)的(de)擴大(da),歐美(mei)鋼種(zhong)的(de)改良或獨自鋼種(zhong)的(de)開(kai)發(fa)被(bei)蓬勃(bo)開(kai)展(zhan)。其(qi)結果是現在(zai)大(da)約有(you)80種(zhong)鋼被(bei)列入(ru)日本標準(zhun)。
這(zhe)些不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種從成分(fen)(fen)上被分(fen)(fen)類(lei)為 Fe-Cr系和(he) Fe-Cr-Ni系,并根(gen)據合金成分(fen)(fen)按(an)鋼(gang)(gang)(gang)種性質繪制了(le)分(fen)(fen)類(lei)系統圖(tu),見附(fu)(fu)圖(tu)1及附(fu)(fu)圖(tu)2。附(fu)(fu)圖(tu)1列出了(le)馬氏體和(he)鐵素體不銹鋼(gang)(gang)(gang);附(fu)(fu)圖(tu)2列出了(le)奧氏體和(he)雙(shuang)相不銹鋼(gang)(gang)(gang)。另外,記號中含(han)有J文字的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)大部(bu)分(fen)(fen)是日(ri)本獨自改良或(huo)開發(fa)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種,約占(zhan)全(quan)部(bu)鋼(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)1/3。
附圖1所(suo)示的(de)Fe-Cr系(xi)是以(yi)410鋼(gang)(gang)(13Cr)為(wei)綱,大致以(yi)鉻含(han)量為(wei)13%和大于13%來分開。馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)大多(duo)為(wei)13%Cr,并添加(jia)0.5%以(yi)下的(de)其他元素以(yi)改(gai)善(shan)其形成性(xing)(xing)、耐(nai)蝕性(xing)(xing)、切(qie)(qie)削性(xing)(xing)、硬(ying)(ying)(ying)度(du)等。13Cr鋼(gang)(gang)因為(wei)硬(ying)(ying)(ying)度(du)高(gao),因而改(gai)良的(de)切(qie)(qie)削鋼(gang)(gang)種(zhong)被(bei)大量開發,同時也(ye)被(bei)列人(ren)JIS.將(jiang)鉻含(han)量增加(jia)至16%~17%的(de)鋼(gang)(gang)系(xi)是以(yi)大量添加(jia)碳提高(gao)硬(ying)(ying)(ying)度(du)、耐(nai)磨性(xing)(xing)的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)為(wei)主體,為(wei)提高(gao)韌性(xing)(xing)而添加(jia)鎳的(de)431鋼(gang)(gang)(16Cr-2Ni);更進一步(bu)加(jia)以(yi)改(gai)善(shan)的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)有沉淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。

另外,對鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)系(xi)列的(de)馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),如13Cr,其(qi)焊(han)接(jie)(jie)性、耐(nai)蝕性、加(jia)工(gong)性的(de)改(gai)善,可(ke)通過添加(jia)鋁或(huo)降(jiang)低碳含量使鐵(tie)素體組織的(de)焊(han)接(jie)(jie)性和加(jia)工(gong)性得以(yi)提高(gao)(gao)。對于17Cr鋼(gang)(gang),在430鋼(gang)(gang)(17Cr-0.06C)的(de)基(ji)礎(chu)上根據目的(de)不(bu)同開發了許多鋼(gang)(gang)種(zhong),特別是通過降(jiang)低碳、氮含量大量開發了提高(gao)(gao)加(jia)工(gong)性、焊(han)接(jie)(jie)性以(yi)及通過添加(jia)鉬提高(gao)(gao)耐(nai)腐蝕性的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),使鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)用途得以(yi)擴大。作為大幅度提高(gao)(gao)耐(nai)腐蝕性的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)有含22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),其(qi)中4種(zhong)已被列入(ru)日(ri)本標準(JIS).
附圖2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系(xi)不銹鋼(gang)(gang)大(da)(da)部分(fen)(fen)是由奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)組成(cheng)。本來奧氏(shi)體(ti)系(xi)列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基本鋼(gang)(gang)是302鋼(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但是大(da)(da)多數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)都是由將碳(tan)含(han)(han)量(liang)降(jiang)低到0.08%以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)發(fa)展開(kai)(kai)(kai)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。奧氏(shi)體(ti)系(xi)列鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa)初期是通(tong)過(guo)(guo)降(jiang)低碳(tan)含(han)(han)量(liang)、添加(jia)(jia)鈦、鈮來達到改善耐(nai)晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。為(wei)(wei)(wei)了(le)進(jin)一(yi)(yi)步(bu)提(ti)高(gao)(gao)對非氧化性(xing)(xing)(xing)酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),在(zai)上述鋼(gang)(gang)中(zhong)添加(jia)(jia)了(le)Mo或Mo和(he)Cu復合。這已經(jing)在(zai)第1章(zhang)敘述了(le),這些鋼(gang)(gang)也(ye)適用于(yu)現(xian)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)。從(cong)20世紀60年代后期起,為(wei)(wei)(wei)了(le)提(ti)高(gao)(gao)形成(cheng)性(xing)(xing)(xing)而添加(jia)(jia)銅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),以(yi)(yi)及為(wei)(wei)(wei)了(le)進(jin)一(yi)(yi)步(bu)提(ti)高(gao)(gao)強度(du)而添加(jia)(jia)0.1%以(yi)(yi)上氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)被大(da)(da)量(liang)開(kai)(kai)(kai)發(fa),此(ci)后也(ye)都被JIS所認定。此(ci)外,為(wei)(wei)(wei)了(le)提(ti)高(gao)(gao)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)人們對奧氏(shi)體(ti)系(xi)列中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)進(jin)行了(le)大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改良工作,像(xiang)研發(fa)了(le)通(tong)過(guo)(guo)添加(jia)(jia)Si和(he)Cu使(shi)耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)提(ti)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)種(zhong)(315J1,315J2);像(xiang)開(kai)(kai)(kai)發(fa)了(le)通(tong)過(guo)(guo)添加(jia)(jia)Mo和(he)N使(shi)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)提(ti)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)種(zhong),同時也(ye)被JIS所認定。另外,通(tong)過(guo)(guo)大(da)(da)量(liang)添加(jia)(jia)鉬(mu)、增大(da)(da)鉻含(han)(han)量(liang)、添加(jia)(jia)氮開(kai)(kai)(kai)發(fa)了(le)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)接近(jin)鎳基合金(jin)(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)部分(fen)(fen)已被JIS(836L)認定。除此(ci)之(zhi)外,還開(kai)(kai)(kai)發(fa)了(le)一(yi)(yi)些改善加(jia)(jia)工硬(ying)化、耐(nai)氧化性(xing)(xing)(xing)、切削性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),其中(zhong)有從(cong)301鋼(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)展過(guo)(guo)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉(chen)淀硬(ying)化型不銹鋼(gang)(gang)。

另外,雙相(xiang)不銹鋼(gang)在(zai)成分上(shang)與(yu)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)相(xiang)比Cr/Ni比較大,作為奧(ao)氏體(ti)相(xiang)和鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)的(de)兩相(xiang)組(zu)織的(de)不銹鋼(gang),除了耐晶間腐蝕外,高強度、出(chu)色的(de)耐應力腐蝕性是(shi)其一大特點。雖然被列入JIS的(de)雙相(xiang)不銹鋼(gang)只有4種,但近幾年其用途不斷(duan)在(zai)擴大。

