不銹(xiu)鋼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(ti)不銹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。
在日本(ben)生(sheng)產的(de)(de)不銹鋼種,開(kai)(kai)始主要是(shi)以美(mei)國(guo)的(de)(de)AISI(美(mei)國(guo)鋼鐵協會)標準規定的(de)(de)鋼種為(wei)中(zhong)心,其多數被(bei)列入JIS中(zhong)。從20世紀(ji)60年代起(qi)隨著(zhu)對各種性質要求的(de)(de)提高以及(ji)用途的(de)(de)擴大,歐(ou)美(mei)鋼種的(de)(de)改良或(huo)獨自鋼種的(de)(de)開(kai)(kai)發被(bei)蓬勃開(kai)(kai)展。其結果是(shi)現在大約(yue)有80種鋼被(bei)列入日本(ben)標準。
這些不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種從成分(fen)(fen)上被分(fen)(fen)類(lei)為 Fe-Cr系(xi)和(he) Fe-Cr-Ni系(xi),并根據合金成分(fen)(fen)按鋼(gang)(gang)種性質繪制了(le)分(fen)(fen)類(lei)系(xi)統(tong)圖(tu),見附(fu)圖(tu)1及附(fu)圖(tu)2。附(fu)圖(tu)1列出了(le)馬氏體和(he)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang);附(fu)圖(tu)2列出了(le)奧氏體和(he)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)。另外,記號中含有J文字的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)大部分(fen)(fen)是(shi)日本獨自改(gai)良或開發的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種,約占全部鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)1/3。
附(fu)圖1所示(shi)的Fe-Cr系是以410鋼(gang)(gang)(13Cr)為綱,大(da)致以鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)為13%和大(da)于(yu)13%來分(fen)開。馬氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)大(da)多為13%Cr,并(bing)添(tian)加(jia)(jia)(jia)0.5%以下的其(qi)他元素以改(gai)(gai)善其(qi)形成(cheng)性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)、切削(xue)性(xing)、硬(ying)度等。13Cr鋼(gang)(gang)因為硬(ying)度高(gao),因而(er)(er)改(gai)(gai)良的切削(xue)鋼(gang)(gang)種被大(da)量(liang)(liang)開發,同時也(ye)被列(lie)人JIS.將鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)增加(jia)(jia)(jia)至16%~17%的鋼(gang)(gang)系是以大(da)量(liang)(liang)添(tian)加(jia)(jia)(jia)碳提(ti)高(gao)硬(ying)度、耐(nai)磨(mo)性(xing)的鋼(gang)(gang)種為主(zhu)體,為提(ti)高(gao)韌性(xing)而(er)(er)添(tian)加(jia)(jia)(jia)鎳(nie)的431鋼(gang)(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加(jia)(jia)(jia)以改(gai)(gai)善的鋼(gang)(gang)種有沉(chen)淀(dian)硬(ying)化型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。
另(ling)外(wai),對(dui)鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)系列的(de)馬氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang),如13Cr,其焊接性(xing)(xing)、耐(nai)蝕性(xing)(xing)、加(jia)工性(xing)(xing)的(de)改善,可通(tong)過(guo)添加(jia)鋁(lv)或降低(di)碳含量使鐵素體組織的(de)焊接性(xing)(xing)和加(jia)工性(xing)(xing)得(de)以(yi)提(ti)(ti)(ti)高(gao)(gao)。對(dui)于17Cr鋼(gang),在430鋼(gang)(17Cr-0.06C)的(de)基礎(chu)上根據目的(de)不(bu)(bu)同開發了許多鋼(gang)種(zhong),特別是通(tong)過(guo)降低(di)碳、氮含量大量開發了提(ti)(ti)(ti)高(gao)(gao)加(jia)工性(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)以(yi)及(ji)通(tong)過(guo)添加(jia)鉬提(ti)(ti)(ti)高(gao)(gao)耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)的(de)鋼(gang)種(zhong),使鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)用途得(de)以(yi)擴大。作為(wei)大幅度提(ti)(ti)(ti)高(gao)(gao)耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)的(de)鋼(gang)種(zhong)有含22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)鋼(gang)種(zhong),其中4種(zhong)已被列入日(ri)本標(biao)準(zhun)(JIS).
附圖2的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)大部分是(shi)由(you)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組成。本(ben)來(lai)(lai)奧氏體系列的(de)(de)(de)(de)基(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)大多數(shu)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)都是(shi)由(you)將碳含(han)(han)量(liang)降(jiang)低(di)(di)到0.08%以下的(de)(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)(fa)展開(kai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)。奧氏體系列鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)初期是(shi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)降(jiang)低(di)(di)碳含(han)(han)量(liang)、添(tian)(tian)加(jia)鈦(tai)、鈮(ni)來(lai)(lai)達到改(gai)(gai)善(shan)耐(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。為(wei)了(le)(le)進一步(bu)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)對(dui)非氧(yang)化性(xing)酸的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing),在上述(shu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)了(le)(le)Mo或Mo和Cu復合。這已經(jing)在第1章(zhang)敘述(shu)了(le)(le),這些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也適用于現(xian)在的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)。從20世紀60年代后(hou)期起(qi),為(wei)了(le)(le)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)形成性(xing)而添(tian)(tian)加(jia)銅(tong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),以及為(wei)了(le)(le)進一步(bu)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)強(qiang)度而添(tian)(tian)加(jia)0.1%以上氮的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)被(bei)(bei)大量(liang)開(kai)發(fa)(fa),此(ci)后(hou)也都被(bei)(bei)JIS所(suo)認定(ding)。此(ci)外(wai),為(wei)了(le)(le)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)人們對(dui)奧氏體系列中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)進行了(le)(le)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)改(gai)(gai)良(liang)工(gong)作(zuo),像研發(fa)(fa)了(le)(le)通(tong)(tong)過(guo)(guo)添(tian)(tian)加(jia)Si和Cu使(shi)耐(nai)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(315J1,315J2);像開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)通(tong)(tong)過(guo)(guo)添(tian)(tian)加(jia)Mo和N使(shi)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)提(ti)(ti)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),同時也被(bei)(bei)JIS所(suo)認定(ding)。另外(wai),通(tong)(tong)過(guo)(guo)大量(liang)添(tian)(tian)加(jia)鉬、增(zeng)大鉻(ge)含(han)(han)量(liang)、添(tian)(tian)加(jia)氮開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)接(jie)近鎳(nie)基(ji)合金(jin)(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)一部分已被(bei)(bei)JIS(836L)認定(ding)。除此(ci)之(zhi)外(wai),還開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)一些改(gai)(gai)善(shan)加(jia)工(gong)硬化、耐(nai)氧(yang)化性(xing)、切削性(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其中(zhong)有(you)從301鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)(fa)展過(guo)(guo)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀(dian)硬化型不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
另(ling)外,雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)在成分上與(yu)奧氏體鋼(gang)相比Cr/Ni比較(jiao)大(da)(da),作為奧氏體相和鐵素(su)體相的(de)(de)兩(liang)相組織的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang),除(chu)了耐(nai)晶間腐(fu)蝕外,高強度、出色的(de)(de)耐(nai)應力腐(fu)蝕性是其一大(da)(da)特點。雖然被列入JIS的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)只(zhi)有4種,但(dan)近(jin)幾(ji)年(nian)其用途不(bu)斷在擴(kuo)大(da)(da)。