在已有的鐵素體不銹鋼(gang)中，含鉻量在21％～23％的牌號較少。2004年，日本JFE停止生產304奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼，先后問世的00Cr21CuTi （JFE443CT，以下簡稱 443CT）和00Cr22.5MoNb（JFE445M）等填補了這一空白。研制Cr21～Cr23型等牌號的思路與過去的區別在于在17％～18％Cr量的基礎上提高了鋼中鉻量而不是加入或進一步提高鋼中鉬量來彌補430型等鐵素體不銹(xiu)鋼耐蝕性的不足并可以達到節約貴重元素鉬的目的。此處主要對00Cr21CuTi （JFE443CT）作一簡述。
眾所周知，430不銹鋼是國際上通用的節鎳經濟型鐵素體不銹鋼。由于此鋼含鉻僅16％～18％，不含鎳又不含鉬，大量用于室內環境中。而在室外的大氣和水環境中此鋼的不銹耐蝕性則尚顯不足，一般多選用含鉬的436、444等牌號。日本JFE公司在一些430型不銹鋼基礎上提高鋼中鉻量約達21％，開發了在室內和室外大氣（除海洋大氣外）和水環境（海水除外）中使用的耐蝕性優良的00Cr21CuTi不銹鋼，以使它在一些用途中代替304不銹鋼，（18-8型）鉻鎳奧氏體不銹鋼，從而達到節鎳并降低材料成本的目的。
一、化學成分和純凈度
JFE443CT化學成(cheng)分標號為(wei)00Cr21CuTi，鋼中除含有20％～23％Cr外(wai)，還含有少量(liang)（0.4％）的銅和0.3％的鈦。鋼中C＋N含量(liang)≤0.03％，Mn、Si含量(liang)≤0.20％，S含量(liang)≤0.01％。
對日本進(jin)口的冷軋薄帶進(jin)行(xing)的化(hua)(hua)學成分分析(xi)表(biao)明，鋼(gang)中(zhong)硫(liu)量(liang)均在約0.001％，鋼(gang)中(zhong)硫(liu)化(hua)(hua)物、氧化(hua)(hua)物、硅酸鹽等非金屬夾雜(za)物評(ping)級均為0級，鋼(gang)的純凈度較高。
二、耐腐蝕(shi)性能
1. 大氣(qi)腐蝕
國內(nei)外在實驗室進(jin)行的(de)鹽霧試(shi)驗結果(guo)(guo)見(jian)圖4.38；在海岸大氣(qi)中進(jin)行掛(gua)片試(shi)驗所取(qu)得(de)的(de)結果(guo)(guo)見(jian)圖4.39。圖4.38（a）的(de)結果(guo)(guo)表(biao)明 SUS 304和JFE 443CT均(jun)未見(jian)銹(xiu)(xiu)蝕，而(er)圖4.38（b）的(de)結果(guo)(guo)則(ze)指出0Cr17（SUS 430）不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)試(shi)驗168h，鋼(gang)從(cong)端部開始生(sheng)銹(xiu)(xiu)，而(er)JFE 443CT和SUS 304鋼(gang)經5000h試(shi)驗也均(jun)未見(jian)腐(fu)蝕。圖4.39的(de)結果(guo)(guo)表(biao)明SUS 430銹(xiu)(xiu)蝕嚴重，SUS 304不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也有點蝕分布在整個試(shi)樣表(biao)面(mian)上(shang)，而(er)JFE443CT幾乎沒有銹(xiu)(xiu)蝕產生(sheng)。
圖4.38（a）在35℃、5％NaCl溶液(ye)中經240h鹽霧(wu)試驗（GB 10125-88）的結(jie)果(guo) 、圖4.38（b）鹽霧(wu)試驗結(jie)果(guo)（JIS 22371法(fa)）
2. 晶間腐蝕
表4.24系JFE 443CT和SUS 304的(de)焊管焊后焊縫的(de)晶間腐蝕(shi)試(shi)驗結果（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和SUS304均未產生(sheng)晶間腐蝕(shi)。
3. 應力腐蝕
表4.25系在沸騰42％MgCl2中進行試驗的結果（GB4334.8-84法）。試樣為板材冷彎U形樣和板材焊后冷彎U形樣。SUS 304不銹鋼試驗＜14h，U形樣均出現了應力腐蝕斷裂，而JFE 443CT 鋼雖經216h試驗也沒有應力腐蝕斷裂出現。
4. 點蝕和縫隙腐(fu)蝕
鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)、銅(tong)(tong)量對JFE443CT鋼(gang)(gang)耐(nai)點蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang) 圖(tu)4.40系JFE 443CT和SUS 304兩(liang)種鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)試樣在(zai)(zai)離海(hai)岸1km處放置前和放置1.5年(nian)后(hou)在(zai)(zai)35℃、3.5％NaCl溶液中(zhong)(zhong)測定不(bu)(bu)同鉻(ge)含量以(yi)(yi)及銅(tong)(tong)量0.4％和不(bu)(bu)同含銅(tong)(tong)量時的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，從圖(tu)4.40（a）中(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出：在(zai)(zai)海(hai)洋大(da)氣試驗前隨(sui)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)量的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高，鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)提(ti)高（即耐(nai)點蝕(shi)性增加），當(dang)鉻(ge)量達21％時，此鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)可與SUS304相(xiang)當(dang)，鉻(ge)量再(zai)高，其點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)還可高于SUS304，含銅(tong)(tong)量0.4％和不(bu)(bu)含銅(tong)(tong)無明顯影響(xiang)。而(er)從圖(tu)4.40（b）中(zhong)(zhong)均可看(kan)出：在(zai)(zai)海(hai)洋大(da)氣中(zhong)(zhong)試驗1.5年(nian)后(hou)，測定點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，隨(sui)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)量增加，JFE443CT鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)提(ti)高更加顯著。當(dang)含鉻(ge)量達21％時，此鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)大(da)大(da)高于SUS304鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，而(er)且含0.4％Cu者，其點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)也遠超過不(bu)(bu)含銅(tong)(tong)者。顯然(ran)0.4％Cu的(de)(de)(de)(de)(de)作用是有益的(de)(de)(de)(de)(de)。
圖(tu)4.41系采(cai)用X-射線光電子譜儀半定量分析(xi)經海(hai)洋大氣中放置1.5年后試樣(yang)表(biao)面(mian)鈍(dun)化膜中 的(de)(de)結果。顯然(ran)，經海(hai)洋大氣中放置后，JFE 443CT鋼表(biao)面(mian)鈍(dun)化膜中鉻(ge)的(de)(de)富集是(shi)(shi)此鋼點(dian)蝕電位提(ti)高(gao)(gao)的(de)(de)原因，而(er)0.4％Cu的(de)(de)加入則(ze)強化了鈍(dun)化膜中鉻(ge)的(de)(de)富集度(du)，從而(er)有(you)益于(yu)(yu)耐點(dian)蝕性的(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)，但是(shi)(shi)鋼中含銅(tong)量有(you)一適(shi)宜范圍(wei)（見圖(tu)4.42），含銅(tong)量低于(yu)(yu)0.3％或高(gao)(gao)于(yu)(yu)0.6％則(ze)是(shi)(shi)有(you)害的(de)(de)。因此，在此鋼冶煉時需予以注意(yi)。
JFE 443CT鋼（00Cr21CuTi）的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)和耐(nai)縫隙腐蝕(shi)性能 圖4.43～圖4.46系(xi)國(guo)內(nei)(nei)外耐(nai)點(dian)蝕(shi)性的(de)一(yi)些試(shi)驗結果(guo)(guo)。從這(zhe)些試(shi)驗結果(guo)(guo)可看出(chu)，在所有(you)試(shi)驗條(tiao)件下(xia)00Cr21CuTi鋼的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性與SUS304鋼相當。圖4.45國(guo)內(nei)(nei)的(de)結果(guo)(guo)還指出(chu)了目前(qian)國(guo)內(nei)(nei)市場上宣傳能替代SUS304鋼并大量(liang)生產(chan)和銷售的(de)含1％Ni、4％Ni且低(di)銘且高錳(meng)量(liang)的(de)所謂(wei)“200系(xi)”鋼①，耐(nai)點(dian)蝕(shi)性能很差(cha)，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低(di)于410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低(di)于430（0Cr17）。
JFE所(suo)進(jin)行的JFE 443CT耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)的試(shi)驗(yan)結果見(jian)圖4.46中(zhong)，一方(fang)面表明在相(xiang)同試(shi)驗(yan)條件下，含0.5％Cu的00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不含銅者(zhe)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性顯著(zhu)提(ti)高，但(dan)也(ye)指出，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性要低于(yu)SUS 304，也(ye)說明了鎳在不銹鋼中(zhong)耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性能(neng)的良好(hao)作(zuo)用。
三、力學性能和冷成型性
前面曾述及不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)，主要是由鋼(gang)的(de)(de)組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)所(suo)決定的(de)(de)。而力學性(xing)(xing)能(neng)則直接影響(xiang)著鋼(gang)的(de)(de)冷(leng)成(cheng)型(xing)性(xing)(xing)，00Cr21CuTi鋼(gang)也(ye)不(bu)(bu)例(li)外。眾(zhong)所(suo)周(zhou)知，鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)冷(leng)成(cheng)型(xing)性(xing)(xing)也(ye)是正確應用不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)難點之一。由于鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與304等鉻鎳奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)的(de)(de)差異，冷(leng)成(cheng)型(xing)性(xing)(xing)不(bu)(bu)同，必須根據(ju)鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)冷(leng)成(cheng)型(xing)特點來研究選擇適宜冷(leng)成(cheng)型(xing)工藝以取得滿意的(de)(de)結(jie)果(guo)。
1. 深沖性
表4.26中(zhong)列入(ru)了(le)00Cr21CuTi鋼(gang)的(de)(de)(de)室溫(wen)力學性能和(he)(he)冷成(cheng)型(xing)參數并與304進行(xing)對比(bi)的(de)(de)(de)結(jie)果，可(ke)以看出，由于304鋼(gang)在拉(la)伸變形(xing)過程中(zhong)有相(xiang)(xiang)變產生，此(ci)鋼(gang)易于加工(gong)硬化，故其強(qiang)度（σb）值和(he)(he)伸長率均遠較00Cr21CuTi為高。且(qie)Er 值也大。因此(ci)304鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)非(fei)常(chang)適(shi)于脹形(xing)（鼓凸）冷加工(gong)。而(er)00Cr21CuTi鋼(gang)冷加工(gong)硬化傾向小，伸長率也低(di)，Er值小。故此(ci)鋼(gang)不適(shi)于單(dan)純的(de)(de)(de)脹形(xing)（鼓凸）冷成(cheng)型(xing)。但是00Cr21CuTi鋼(gang)的(de)(de)(de)r、LDR值均較高，因此(ci)此(ci)鋼(gang)非(fei)常(chang)適(shi)于深沖（深拉(la)伸）型(xing)冷加工(gong)而(er)且(qie)還(huan)會優(you)于304不銹(xiu)鋼(gang)。表4.27列出了(le)國內的(de)(de)(de)試驗結(jie)果。表4.26中(zhong)還(huan)指(zhi)出了(le)00Cr21CuTi鋼(gang)和(he)(he)304不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)CCV值（圓錐(zhui)杯試驗），二者相(xiang)(xiang)差不大。這表明00Cr21CuTi鋼(gang)仍(reng)具有深沖和(he)(he)脹形(xing)（鼓凸）復合冷加工(gong)的(de)(de)(de)可(ke)行(xing)性。
2. 延遲開裂(lie)敏感性
不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)進(jin)行(xing)諸如圓筒(tong)型(xing)產品的深沖等冷(leng)(leng)成型(xing)時，一(yi)般多采用多段冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)工(gong)藝，因為若一(yi)次(ci)大(da)變形(xing)量的冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)后，短(duan)時放置便會出現(xian)人們稱之為延遲(chi)開裂的現(xian)象(xiang)。這與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼的冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)硬化的敏感性(xing)密(mi)切相關。
國(guo)(guo)內(nei)(nei)曾對439、443兩種(zhong)鐵素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)一種(zhong)鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)304以及低(di)鉻(ge)低(di)鎳(nie)的(de)1％Ni和(he)(he)4％Ni鉻(ge)錳氮鋼(gang)(gang)（國(guo)(guo)內(nei)(nei)稱為(wei)所(suo)謂“200”系不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)）進(jin)行了(le)冷成(cheng)型(xing)后的(de)延遲(chi)開裂(lie)(lie)敏(min)(min)感(gan)性試(shi)驗。結果(guo)見圖(tu)4.47。從圖(tu)中可(ke)知，443和(he)(he)439鐵素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)延遲(chi)開裂(lie)(lie)的(de)敏(min)(min)感(gan)性很低(di)。由于此試(shi)驗條件(jian)下深沖(chong)比(bi)(bi)最高僅為(wei)1.9，故冷作(zuo)硬(ying)化敏(min)(min)感(gan)性較鐵素體不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)高的(de)304不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)并未顯示其對延遲(chi)開裂(lie)(lie)敏(min)(min)感(gan)。但(dan)低(di)鉻(ge)、低(di)鎳(nie)的(de)鉻(ge)錳氮鋼(gang)(gang)（1％Ni和(he)(he)4％Ni）則顯示出(chu)(chu)對延遲(chi)斷裂(lie)(lie)的(de)高度敏(min)(min)感(gan)性，深沖(chong)比(bi)(bi)僅1.5和(he)(he)1.7,4％Ni和(he)(he)1％Ni鋼(gang)(gang)便分別出(chu)(chu)現了(le)延遲(chi)開裂(lie)(lie)。
圖(tu)4.47 443、439和304以(yi)及1％Ni、4％Ni鋼(gang)延(yan)遲斷裂(lie)(lie)(lie)敏感性 ，圖(tu)4.48則系一種產品分(fen)8段進(jin)行深(shen)沖加工(gong)，深(shen)沖比達5～6高應變條件(jian)下的試(shi)驗(yan)結果。可以(yi)看出JFE443CT鋼(gang)并未出現(xian)延(yan)遲開裂(lie)(lie)(lie)而(er)SUS 304不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在第7段冷(leng)加工(gong)后便出現(xian)了(le)開裂(lie)(lie)(lie)。說明(ming)了(le)SUS 304鋼(gang)的延(yan)遲斷裂(lie)(lie)(lie)敏感性要高于(yu)JFE 443CT鋼(gang)，一般認(ren)為奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)延(yan)遲開裂(lie)(lie)(lie)敏感性高的原因與冷(leng)加工(gong)大變形區(qu)域的延(yan)伸還存在二(er)(er)次(ci)硬化(hua)和二(er)(er)次(ci)加工(gong)脆化(hua)有(you)關(guan)。
3. 抗(kang)皺(zhou)性
鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)采用前(qian)述的(de)(de)(de)化學成分和生產工藝相結合(he)的(de)(de)(de)生產措施，JFE 443CT鋼(gang)的(de)(de)(de)抗皺性可以達到與(yu)SUS304不銹(xiu)鋼(gang)相當的(de)(de)(de)水(shui)平。圖4.49系經20％拉伸后所測得的(de)(de)(de)JFE 443CT和SUS 304的(de)(de)(de)表面起皺情況的(de)(de)(de)對比。
四(si)、焊接性
JFE 443CT鋼焊(han)(han)接性優良，可采(cai)用焊(han)(han)接不銹鋼通用的方法進行焊(han)(han)接。試(shi)驗表明，由于此鋼碳、氮量很(hen)低且又加鈦穩定化，焊(han)(han)后并無(wu)晶間腐蝕(shi)的敏感(gan)性。而且焊(han)(han)接部位(wei)也具有與母材基本相同的力學性能和耐腐蝕(shi)性能。
當(dang)JFE 443CT需與18-8型(xing)304不銹鋼進行對接焊(han)(han)時(shi)，需采用(yong)超低碳型(xing)的304L焊(han)(han)絲，為防止焊(han)(han)接部位敏化，焊(han)(han)接需使用(yong)308L和309L焊(han)(han)絲。
焊(han)接(jie)JFE 443CT時(shi)的注意事(shi)項與焊(han)接(jie)其(qi)他超低(di)碳并含(han)穩定(ding)化元素的其(qi)他現代鐵素體不銹鋼相同(tong)。
五、應用(yong)
JFE 443CT不(bu)(bu)銹(xiu)鋼可用于室內(nei)和室外耐大氣(qi)（除(chu)海(hai)洋大氣(qi)外）和耐水(shui)環(huan)境（除(chu)海(hai)水(shui)外）的(de)腐蝕，特別(bie)是430、439等(deng)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)耐蝕性尚顯(xian)不(bu)(bu)足的(de)廚(chu)房設備(bei)、家用電器、裝(zhuang)飾、市政設施、環(huan)境保護(hu)等(deng)一些用途中(zhong)。代替304和304L鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼制造薄截面尺(chi)寸(cun)的(de)冷(leng)加(jia)工成型的(de)設備(bei)構件、容器和輸水(shui)管線(xian)等(deng)。
