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,曾經發生過晶間腐蝕和晶界應力腐蝕斷裂,成了一個問題。


為此,如何防止上述(shu)的晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)或者晶界應力腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂,實現不銹鋼(gang)(gang)的高強度化(hua)呢?不銹鋼(gang)(gang)生產商(shang)對301鋼(gang)(gang)(17Cr-7Ni)的C、N、Ni等(deng)成分以及(ji)調(diao)質輥壓的影響(xiang)進行了研(yan)究,并于(yu)1981~1984年報告(gao)了研(yan)究結(jie)果。


 平松等(deng)(1981年)明確(que)了(le)(le)(le)C、N、Mn、Ni等(deng)含量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)拉伸(shen)特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,并且(qie)認為碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)在0.06%以下(xia)(xia)時晶(jing)間腐(fu)蝕就會變得(de)緩(huan)慢,進(jin)(jin)而(er)分別(bie)在1981年和1984年還斷定(ding)(ding):實施冷加工以后進(jin)(jin)行晶(jing)間腐(fu)蝕敏(min)化處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候敏(min)感性會增(zeng)加,所以有(you)(you)必要將碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)進(jin)(jin)一步(bu)降低(di)到0.03%以下(xia)(xia)。另外,鋸(ju)屋(wu)等(deng)(1981年)以0.02C-0.5Si-1.8Mn-17Cr-7.8Ni-0.12N鋼(gang)為基礎研究(jiu)了(le)(le)(le)各種元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,特(te)別(bie)明確(que)了(le)(le)(le)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)(ding)度(Md3o)與調質輥壓后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)延展(zhan)(zhan)以及屈服比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。進(jin)(jin)而(er),田中等(deng)(1982年)研究(jiu)了(le)(le)(le)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)對(dui)(dui)0.02C-17Cr-7 Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉伸(shen)特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,搞清楚(chu)了(le)(le)(le)下(xia)(xia)列問題(ti):拉伸(shen)強(qiang)度在很大程度上取決于應變致(zhi)生馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(α')的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang),并隨(sui)(sui)著(zhu)Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)[Ni+0.35Si+0.4Mn+0.65Cr+12.6(C+N)]的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而(er)降低(di);另外屈服強(qiang)度幾乎不受Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響但會隨(sui)(sui)著(zhu)氮(dan)含量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)大,相反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),延展(zhan)(zhan)性受Ni當(dang)(dang)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響比較(jiao)大,等(deng)等(deng)。平松等(deng)(1984年)也得(de)出了(le)(le)(le)如下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結論:17Cr-7 Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度會隨(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)以及氮(dan)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化而(er)增(zeng)大,但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用在奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相時是(shi)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍,在α相時卻是(shi)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/2;還有(you)(you),拉伸(shen)強(qiang)度隨(sui)(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)(ding)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升而(er)下(xia)(xia)降,同一奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)度隨(sui)(sui)著(zhu)碳(tan)以及氮(dan)量(liang)(liang)(liang)而(er)增(zeng)大;延展(zhan)(zhan)性隨(sui)(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)穩定(ding)(ding)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升而(er)提(ti)高;從耐腐(fu)蝕性和強(qiang)度兩方面來看最佳成分是(shi)0.02C-17Cr-6.7 Ni-0.12N。


 根據這些研究結果,為了改善(shan)耐晶間(jian)腐蝕性(破裂),將(jiang)碳量調整為0.03%以下,并通過氮的添加以及(ji)適當成分的比例調整開(kai)發(fa)出(chu)了能同時滿足(zu)強(qiang)度需求的17Cr-7 Ni鋼(gang),1983年(nian)以后開(kai)始被鐵道車輛采用。此鋼(gang)在(zai)1991年(nian)被JIS定為SUS301L(w(C)≤0.030%、(N)≤0.20%)。


 車輛底座部位由于(yu)大量(liang)地(di)進行電焊(han),而SUS301L這樣的(de)硬(ying)材會因焊(han)接而導(dao)致強度的(de)下降(jiang),所以不能采用,而采用SPA-H.基于(yu)輕(qing)量(liang)化的(de)考(kao)慮,開發出了雙相不銹鋼(0.01C-2Si-4Mn-19Cr-5Ni-2Cu-0.02N),確保焊(han)接部分也不會軟化。