在美國,1934年最初出現了不銹(xiu)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制的不銹(xiu)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(jing)間腐蝕和晶界應(ying)力(li)腐蝕斷裂,成了一個問題。


為(wei)此,如(ru)何防止上述的晶(jing)間腐(fu)蝕或者晶(jing)界應力腐(fu)蝕斷(duan)裂,實現不銹鋼的高強度化呢?不銹鋼生產商對301鋼(17Cr-7Ni)的C、N、Ni等成分以及(ji)調(diao)質(zhi)輥壓的影響(xiang)進(jin)行了研究(jiu),并于1981~1984年報告了研究(jiu)結果。


 平(ping)松等(deng)(1981年(nian))明(ming)確(que)了(le)(le)(le)C、N、Mn、Ni等(deng)含(han)量(liang)(liang)對(dui)拉(la)伸(shen)(shen)特(te)(te)征的(de)(de)影(ying)響,并且認(ren)為(wei)碳(tan)的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)在(zai)0.06%以下時(shi)晶(jing)間腐蝕(shi)就(jiu)會變得(de)(de)緩慢(man),進(jin)而(er)(er)分別在(zai)1981年(nian)和(he)1984年(nian)還斷(duan)定(ding):實施冷加(jia)工以后進(jin)行晶(jing)間腐蝕(shi)敏化(hua)處理(li)的(de)(de)時(shi)候敏感性(xing)(xing)會增加(jia),所(suo)以有(you)必要將碳(tan)的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)進(jin)一步降低到0.03%以下。另外,鋸屋等(deng)(1981年(nian))以0.02C-0.5Si-1.8Mn-17Cr-7.8Ni-0.12N鋼為(wei)基礎研究(jiu)了(le)(le)(le)各種元素的(de)(de)影(ying)響,特(te)(te)別明(ming)確(que)了(le)(le)(le)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)穩(wen)(wen)定(ding)度(Md3o)與調質輥壓后的(de)(de)延(yan)展以及屈(qu)(qu)服比的(de)(de)關系(xi)。進(jin)而(er)(er),田中等(deng)(1982年(nian))研究(jiu)了(le)(le)(le)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)對(dui)0.02C-17Cr-7 Ni鋼的(de)(de)拉(la)伸(shen)(shen)特(te)(te)征的(de)(de)影(ying)響,搞清楚了(le)(le)(le)下列(lie)問題:拉(la)伸(shen)(shen)強(qiang)度在(zai)很大(da)(da)程度上(shang)取(qu)決于應變致生馬氏(shi)體(ti)(α')的(de)(de)量(liang)(liang),并隨(sui)著Ni當(dang)量(liang)(liang)[Ni+0.35Si+0.4Mn+0.65Cr+12.6(C+N)]的(de)(de)增加(jia)而(er)(er)降低;另外屈(qu)(qu)服強(qiang)度幾乎不受Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)影(ying)響但會隨(sui)著氮(dan)含(han)量(liang)(liang)而(er)(er)增大(da)(da),相反的(de)(de),延(yan)展性(xing)(xing)受Ni當(dang)量(liang)(liang)的(de)(de)影(ying)響比較大(da)(da),等(deng)等(deng)。平(ping)松等(deng)(1984年(nian))也得(de)(de)出了(le)(le)(le)如下的(de)(de)結論:17Cr-7 Ni鋼的(de)(de)強(qiang)度會隨(sui)著碳(tan)以及氮(dan)量(liang)(liang)的(de)(de)變化(hua)而(er)(er)增大(da)(da),但氮(dan)的(de)(de)作用在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相時(shi)是(shi)碳(tan)的(de)(de)2倍,在(zai)α相時(shi)卻是(shi)碳(tan)的(de)(de)1/2;還有(you),拉(la)伸(shen)(shen)強(qiang)度隨(sui)著奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)穩(wen)(wen)定(ding)度的(de)(de)上(shang)升而(er)(er)下降,同一奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)度隨(sui)著碳(tan)以及氮(dan)量(liang)(liang)而(er)(er)增大(da)(da);延(yan)展性(xing)(xing)隨(sui)著奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)穩(wen)(wen)定(ding)度的(de)(de)上(shang)升而(er)(er)提高(gao);從耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)強(qiang)度兩方面(mian)來(lai)看最佳(jia)成(cheng)分是(shi)0.02C-17Cr-6.7 Ni-0.12N。


 根據這(zhe)些研究結果,為了(le)改善耐晶間(jian)腐(fu)蝕性(xing)(破裂),將碳量調整為0.03%以下,并(bing)通過氮的添加以及適當成分的比例(li)調整開(kai)發出(chu)了(le)能同時(shi)滿足(zu)強度需求(qiu)的17Cr-7 Ni鋼,1983年以后開(kai)始被鐵(tie)道車輛(liang)采用。此鋼在(zai)1991年被JIS定為SUS301L(w(C)≤0.030%、(N)≤0.20%)。


 車輛底座部位由于大量地進(jin)行電焊(han),而(er)SUS301L這樣的硬材(cai)會因焊(han)接而(er)導致強度的下降,所以不(bu)能(neng)采用,而(er)采用SPA-H.基于輕量化的考(kao)慮,開發(fa)出(chu)了雙相不(bu)銹鋼(gang)(0.01C-2Si-4Mn-19Cr-5Ni-2Cu-0.02N),確保焊(han)接部分也不(bu)會軟化。