不(bu)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銹鋼(gang)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(ri)本(ben)(ben)生產的(de)(de)不銹鋼種,開始主要是(shi)以(yi)美國的(de)(de)AISI(美國鋼鐵協會(hui))標(biao)準(zhun)規(gui)定(ding)的(de)(de)鋼種為(wei)中(zhong)心(xin),其(qi)多數(shu)被(bei)列(lie)入JIS中(zhong)。從(cong)20世紀60年代起隨著(zhu)對各(ge)種性質要求的(de)(de)提高以(yi)及用途的(de)(de)擴大,歐(ou)美鋼種的(de)(de)改良或獨(du)自鋼種的(de)(de)開發被(bei)蓬勃開展。其(qi)結果是(shi)現在大約有80種鋼被(bei)列(lie)入日(ri)本(ben)(ben)標(biao)準(zhun)。


  這些(xie)不銹(xiu)鋼的(de)(de)鋼種從成(cheng)分(fen)上被分(fen)類為 Fe-Cr系和(he)(he) Fe-Cr-Ni系,并根據合金成(cheng)分(fen)按鋼種性質繪制了分(fen)類系統圖(tu),見附(fu)圖(tu)1及附(fu)圖(tu)2。附(fu)圖(tu)1列出了馬氏體(ti)和(he)(he)鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼;附(fu)圖(tu)2列出了奧氏體(ti)和(he)(he)雙(shuang)相不銹(xiu)鋼。另外,記號中含(han)有(you)J文(wen)字的(de)(de)鋼的(de)(de)大(da)部分(fen)是日(ri)本獨自改良或開發(fa)的(de)(de)鋼種,約占全部鋼種的(de)(de)1/3。


  附圖1所示(shi)的Fe-Cr系(xi)(xi)是(shi)以410鋼(13Cr)為綱,大(da)致(zhi)以鉻(ge)含量(liang)(liang)為13%和大(da)于13%來分開(kai)。馬(ma)氏體(ti)不銹(xiu)鋼大(da)多(duo)為13%Cr,并添加0.5%以下的其(qi)他(ta)元素以改(gai)善其(qi)形(xing)成性、耐蝕(shi)性、切(qie)削性、硬(ying)度等(deng)。13Cr鋼因為硬(ying)度高,因而改(gai)良的切(qie)削鋼種被(bei)大(da)量(liang)(liang)開(kai)發,同時也(ye)被(bei)列人JIS.將鉻(ge)含量(liang)(liang)增加至16%~17%的鋼系(xi)(xi)是(shi)以大(da)量(liang)(liang)添加碳提(ti)高硬(ying)度、耐磨性的鋼種為主體(ti),為提(ti)高韌(ren)性而添加鎳的431鋼(16Cr-2Ni);更進(jin)一步加以改(gai)善的鋼種有(you)沉淀硬(ying)化(hua)型不銹(xiu)鋼-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。


附圖1.jpg


  另外,對鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)系列的(de)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),如(ru)13Cr,其焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)(xing)、加(jia)工(gong)性(xing)(xing)(xing)的(de)改善,可通過(guo)添加(jia)鋁(lv)或降(jiang)低碳(tan)含(han)量(liang)使鐵素(su)(su)(su)體(ti)組織的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)和加(jia)工(gong)性(xing)(xing)(xing)得以(yi)(yi)提(ti)(ti)(ti)高。對于17Cr鋼(gang),在430鋼(gang)(17Cr-0.06C)的(de)基(ji)礎上根(gen)據(ju)目的(de)不(bu)同開發(fa)了許多(duo)鋼(gang)種,特別是通過(guo)降(jiang)低碳(tan)、氮含(han)量(liang)大量(liang)開發(fa)了提(ti)(ti)(ti)高加(jia)工(gong)性(xing)(xing)(xing)、焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)以(yi)(yi)及通過(guo)添加(jia)鉬(mu)提(ti)(ti)(ti)高耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)鋼(gang)種,使鐵素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)用途得以(yi)(yi)擴大。作為大幅度提(ti)(ti)(ti)高耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)鋼(gang)種有含(han)22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)鋼(gang)種,其中4種已被列入日本標準(JIS).


  附圖2的(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系(xi)不銹鋼(gang)(gang)(gang)大(da)部(bu)分是(shi)由奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)組成。本來(lai)(lai)奧(ao)(ao)氏(shi)體系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)基(ji)本鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)302鋼(gang)(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但(dan)是(shi)大(da)多(duo)數的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)都是(shi)由將(jiang)碳含量(liang)降(jiang)低到(dao)0.08%以下的(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)發(fa)(fa)展開(kai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)體系(xi)列(lie)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)初(chu)期是(shi)通過降(jiang)低碳含量(liang)、添加(jia)(jia)鈦、鈮來(lai)(lai)達到(dao)改善耐(nai)(nai)(nai)(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。為(wei)了(le)(le)(le)進一(yi)(yi)步提(ti)高(gao)(gao)(gao)對非氧化性(xing)(xing)酸的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing),在上述鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)添加(jia)(jia)了(le)(le)(le)Mo或(huo)Mo和(he)(he)Cu復(fu)合。這已經在第(di)1章敘述了(le)(le)(le),這些鋼(gang)(gang)(gang)也適用于現在的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)。從20世紀60年代后期起,為(wei)了(le)(le)(le)提(ti)高(gao)(gao)(gao)形成性(xing)(xing)而(er)添加(jia)(jia)銅的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),以及為(wei)了(le)(le)(le)進一(yi)(yi)步提(ti)高(gao)(gao)(gao)強(qiang)度而(er)添加(jia)(jia)0.1%以上氮(dan)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)被大(da)量(liang)開(kai)發(fa)(fa),此后也都被JIS所認(ren)定(ding)。此外,為(wei)了(le)(le)(le)提(ti)高(gao)(gao)(gao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)人們(men)對奧(ao)(ao)氏(shi)體系(xi)列(lie)中(zhong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)進行了(le)(le)(le)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)改良工作(zuo),像(xiang)研發(fa)(fa)了(le)(le)(le)通過添加(jia)(jia)Si和(he)(he)Cu使(shi)耐(nai)(nai)(nai)(nai)應力腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)提(ti)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)許多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(315J1,315J2);像(xiang)開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)(le)通過添加(jia)(jia)Mo和(he)(he)N使(shi)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)提(ti)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)許多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),同(tong)時也被JIS所認(ren)定(ding)。另外,通過大(da)量(liang)添加(jia)(jia)鉬(mu)、增大(da)鉻含量(liang)、添加(jia)(jia)氮(dan)開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)(le)耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)接(jie)近鎳基(ji)合金(jin)(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其(qi)(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)部(bu)分已被JIS(836L)認(ren)定(ding)。除此之外,還開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)(le)一(yi)(yi)些改善加(jia)(jia)工硬化、耐(nai)(nai)(nai)(nai)氧化性(xing)(xing)、切削性(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),其(qi)(qi)中(zhong)有從301鋼(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)(fa)展過來(lai)(lai)的(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬化型不銹鋼(gang)(gang)(gang)。


附圖 2.jpg


 另外,雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)成(cheng)分上與奧氏體(ti)鋼(gang)相比Cr/Ni比較大,作為奧氏體(ti)相和鐵素體(ti)相的(de)兩相組織的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),除(chu)了耐(nai)晶間腐蝕外,高(gao)強度、出色的(de)耐(nai)應力腐蝕性是其一大特點。雖然被列入JIS的(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)只有(you)4種(zhong),但(dan)近幾年其用(yong)途不(bu)(bu)斷在(zai)擴大。