不銹鋼(gang)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(xiu)鋼晶間腐蝕的弱點于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)本生產的(de)不(bu)銹鋼種(zhong),開始主(zhu)要是(shi)以(yi)美國的(de)AISI(美國鋼鐵協會)標(biao)準規(gui)定(ding)的(de)鋼種(zhong)為中(zhong)(zhong)心(xin),其多(duo)數被(bei)(bei)列(lie)入JIS中(zhong)(zhong)。從20世紀60年代起隨著對各種(zhong)性質(zhi)要求的(de)提(ti)高以(yi)及用途的(de)擴大,歐(ou)美鋼種(zhong)的(de)改(gai)良或(huo)獨自鋼種(zhong)的(de)開發被(bei)(bei)蓬勃開展(zhan)。其結果是(shi)現在大約有80種(zhong)鋼被(bei)(bei)列(lie)入日(ri)本標(biao)準。
這些不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)鋼(gang)種(zhong)從(cong)成(cheng)分(fen)上被分(fen)類為 Fe-Cr系和(he) Fe-Cr-Ni系,并根據合金成(cheng)分(fen)按(an)鋼(gang)種(zhong)性(xing)質繪制了(le)分(fen)類系統(tong)圖,見附圖1及附圖2。附圖1列(lie)出(chu)了(le)馬氏(shi)體(ti)和(he)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang);附圖2列(lie)出(chu)了(le)奧氏(shi)體(ti)和(he)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。另外,記號中含有J文字的(de)鋼(gang)的(de)大部分(fen)是(shi)日本獨自改(gai)良或開發的(de)鋼(gang)種(zhong),約占全部鋼(gang)種(zhong)的(de)1/3。
附(fu)圖1所示的(de)(de)Fe-Cr系(xi)是(shi)以410鋼(gang)(gang)(gang)(13Cr)為綱,大(da)(da)(da)致以鉻含量(liang)為13%和(he)大(da)(da)(da)于13%來分開。馬氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)大(da)(da)(da)多為13%Cr,并添(tian)加(jia)0.5%以下的(de)(de)其他元素以改善(shan)其形成性(xing)、耐蝕性(xing)、切削性(xing)、硬(ying)(ying)度等。13Cr鋼(gang)(gang)(gang)因(yin)為硬(ying)(ying)度高,因(yin)而改良的(de)(de)切削鋼(gang)(gang)(gang)種被大(da)(da)(da)量(liang)開發(fa),同時也(ye)被列人(ren)JIS.將鉻含量(liang)增加(jia)至16%~17%的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)系(xi)是(shi)以大(da)(da)(da)量(liang)添(tian)加(jia)碳提(ti)高硬(ying)(ying)度、耐磨性(xing)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種為主體(ti)(ti),為提(ti)高韌性(xing)而添(tian)加(jia)鎳的(de)(de)431鋼(gang)(gang)(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加(jia)以改善(shan)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種有沉淀硬(ying)(ying)化型不銹鋼(gang)(gang)(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。
另外,對(dui)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼系列的馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,如13Cr,其焊(han)接(jie)(jie)性(xing)(xing)、耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)、加(jia)工(gong)性(xing)(xing)的改善,可通(tong)(tong)過(guo)添加(jia)鋁或降(jiang)(jiang)低碳含(han)量使鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)組(zu)織的焊(han)接(jie)(jie)性(xing)(xing)和加(jia)工(gong)性(xing)(xing)得(de)以提高(gao)。對(dui)于(yu)17Cr鋼,在430鋼(17Cr-0.06C)的基礎上根據目的不(bu)同(tong)開發了(le)許多鋼種(zhong)(zhong),特別是通(tong)(tong)過(guo)降(jiang)(jiang)低碳、氮含(han)量大(da)(da)量開發了(le)提高(gao)加(jia)工(gong)性(xing)(xing)、焊(han)接(jie)(jie)性(xing)(xing)以及通(tong)(tong)過(guo)添加(jia)鉬提高(gao)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的鋼種(zhong)(zhong),使鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的用途得(de)以擴大(da)(da)。作為(wei)大(da)(da)幅度提高(gao)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的鋼種(zhong)(zhong)有(you)含(han)22%~30%Cr、1%~4%Mo的鋼種(zhong)(zhong),其中4種(zhong)(zhong)已被列入日(ri)本標準(JIS).
附圖2的(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)大(da)部分是(shi)由(you)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組成(cheng)。本(ben)來奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)系列(lie)(lie)的(de)(de)(de)基(ji)(ji)本(ben)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)302鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但是(shi)大(da)多(duo)數的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)都是(shi)由(you)將(jiang)碳含(han)量(liang)降低到0.08%以(yi)下的(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)展(zhan)開(kai)(kai)來的(de)(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)系列(lie)(lie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)發(fa)初(chu)期(qi)(qi)是(shi)通(tong)(tong)過降低碳含(han)量(liang)、添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)鈦(tai)、鈮來達(da)到改(gai)善耐(nai)(nai)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。為了(le)進一(yi)(yi)步提(ti)高對非氧化性(xing)酸的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),在上述(shu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)了(le)Mo或Mo和(he)Cu復(fu)合。這已(yi)經在第1章(zhang)敘(xu)述(shu)了(le),這些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也(ye)適用于(yu)現在的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)。從20世紀60年代后期(qi)(qi)起,為了(le)提(ti)高形成(cheng)性(xing)而添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)銅(tong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),以(yi)及(ji)為了(le)進一(yi)(yi)步提(ti)高強度而添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)0.1%以(yi)上氮的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)被(bei)大(da)量(liang)開(kai)(kai)發(fa),此后也(ye)都被(bei)JIS所認(ren)定。此外,為了(le)提(ti)高耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)人們對奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)系列(lie)(lie)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)進行(xing)了(le)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)改(gai)良工(gong)(gong)作,像(xiang)(xiang)研發(fa)了(le)通(tong)(tong)過添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)Si和(he)Cu使耐(nai)(nai)應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)許多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(315J1,315J2);像(xiang)(xiang)開(kai)(kai)發(fa)了(le)通(tong)(tong)過添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)Mo和(he)N使耐(nai)(nai)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)許多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),同(tong)時也(ye)被(bei)JIS所認(ren)定。另外,通(tong)(tong)過大(da)量(liang)添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)鉬(mu)、增大(da)鉻(ge)含(han)量(liang)、添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)(jia)氮開(kai)(kai)發(fa)了(le)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)接近鎳基(ji)(ji)合金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),其(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)部分已(yi)被(bei)JIS(836L)認(ren)定。除此之外,還開(kai)(kai)發(fa)了(le)一(yi)(yi)些改(gai)善加(jia)(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬化、耐(nai)(nai)氧化性(xing)、切(qie)削性(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong),其(qi)中(zhong)(zhong)有從301鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)展(zhan)過來的(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬化型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
另外(wai),雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在成分上與奧氏(shi)體鋼(gang)相比Cr/Ni比較(jiao)大(da)(da),作為奧氏(shi)體相和鐵素體相的(de)兩(liang)相組織的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),除(chu)了(le)耐晶間腐(fu)蝕(shi)外(wai),高(gao)強度、出色的(de)耐應力(li)腐(fu)蝕(shi)性是其(qi)一大(da)(da)特點。雖然被列入JIS的(de)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)只有4種,但近(jin)幾年其(qi)用途不(bu)斷在擴大(da)(da)。