在美國,1934年最初出現了不銹鋼(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(bu)銹鋼(gang)板。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,曾經發生過晶間(jian)腐蝕(shi)和晶界應力腐蝕(shi)斷裂(lie),成了一個問題。
為此,如何防止(zhi)上述(shu)的晶間腐(fu)蝕或(huo)者晶界應力腐(fu)蝕斷(duan)裂,實現(xian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的高強度化(hua)呢?不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)生產(chan)商對(dui)301鋼(gang)(gang)(17Cr-7Ni)的C、N、Ni等成分以及調質(zhi)輥壓的影響進行(xing)了研究(jiu),并于(yu)1981~1984年報告(gao)了研究(jiu)結(jie)果(guo)。
平(ping)(ping)松等(deng)(1981年)明確了(le)(le)C、N、Mn、Ni等(deng)含量(liang)(liang)(liang)對拉伸(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang),并且認為碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)在0.06%以(yi)(yi)(yi)下(xia)時(shi)(shi)晶間腐(fu)蝕(shi)就會(hui)變(bian)得緩慢,進而(er)分別在1981年和1984年還(huan)(huan)斷定(ding):實施冷加工以(yi)(yi)(yi)后進行晶間腐(fu)蝕(shi)敏化處理的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)候敏感性(xing)會(hui)增(zeng)(zeng)加,所以(yi)(yi)(yi)有必要將碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)進一步降(jiang)低到0.03%以(yi)(yi)(yi)下(xia)。另外(wai),鋸(ju)屋(wu)等(deng)(1981年)以(yi)(yi)(yi)0.02C-0.5Si-1.8Mn-17Cr-7.8Ni-0.12N鋼(gang)(gang)為基礎(chu)研究(jiu)了(le)(le)各種元素的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang),特別明確了(le)(le)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)度(du)(du)(Md3o)與(yu)調(diao)質輥壓后的(de)(de)(de)(de)(de)延展(zhan)以(yi)(yi)(yi)及屈服比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)關系。進而(er),田(tian)中等(deng)(1982年)研究(jiu)了(le)(le)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)對0.02C-17Cr-7 Ni鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)特征的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang),搞清楚了(le)(le)下(xia)列(lie)問題(ti):拉伸(shen)強(qiang)度(du)(du)在很大(da)程度(du)(du)上取決于(yu)應變(bian)致(zhi)生馬氏體(ti)(ti)(ti)(α')的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang),并隨(sui)(sui)著(zhu)Ni當量(liang)(liang)(liang)[Ni+0.35Si+0.4Mn+0.65Cr+12.6(C+N)]的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加而(er)降(jiang)低;另外(wai)屈服強(qiang)度(du)(du)幾乎不(bu)受Ni當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)但會(hui)隨(sui)(sui)著(zhu)氮(dan)(dan)含量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)(zeng)大(da),相反的(de)(de)(de)(de)(de),延展(zhan)性(xing)受Ni當量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)比(bi)較大(da),等(deng)等(deng)。平(ping)(ping)松等(deng)(1984年)也得出(chu)了(le)(le)如下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)結論:17Cr-7 Ni鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)會(hui)隨(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)(tan)以(yi)(yi)(yi)及氮(dan)(dan)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化而(er)增(zeng)(zeng)大(da),但氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)在奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相時(shi)(shi)是碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)2倍,在α相時(shi)(shi)卻是碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)1/2;還(huan)(huan)有,拉伸(shen)強(qiang)度(du)(du)隨(sui)(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上升(sheng)而(er)下(xia)降(jiang),同一奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)度(du)(du)隨(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)(tan)以(yi)(yi)(yi)及氮(dan)(dan)量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)(zeng)大(da);延展(zhan)性(xing)隨(sui)(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上升(sheng)而(er)提高;從耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)和強(qiang)度(du)(du)兩方(fang)面來看最佳成分是0.02C-17Cr-6.7 Ni-0.12N。
根據這些研究結果,為了(le)改(gai)善耐晶間(jian)腐(fu)蝕性(破裂(lie)),將碳(tan)量(liang)調整為0.03%以(yi)下,并(bing)通過氮的(de)添加以(yi)及適(shi)當成分的(de)比例調整開(kai)發出了(le)能(neng)同時滿足(zu)強度(du)需求(qiu)的(de)17Cr-7 Ni鋼,1983年以(yi)后開(kai)始被鐵(tie)道車輛采用。此鋼在1991年被JIS定為SUS301L(w(C)≤0.030%、(N)≤0.20%)。
車輛底座部位(wei)由于(yu)大量(liang)地(di)進行(xing)電焊,而SUS301L這樣的(de)(de)硬材會因焊接(jie)而導致強度(du)的(de)(de)下降,所以不(bu)能采用(yong),而采用(yong)SPA-H.基于(yu)輕量(liang)化的(de)(de)考慮,開(kai)發出了雙相不(bu)銹鋼(0.01C-2Si-4Mn-19Cr-5Ni-2Cu-0.02N),確保焊接(jie)部分也不(bu)會軟化。

