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(ao)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(zai)日(ri)本生(sheng)產的不銹鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong),開始主(zhu)要(yao)是以美國的AISI(美國鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)協會)標準規(gui)定的鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)為(wei)中(zhong)心,其多數(shu)被(bei)(bei)列入(ru)JIS中(zhong)。從(cong)20世(shi)紀60年(nian)代起隨(sui)著對各種(zhong)(zhong)性質要(yao)求的提高以及用途的擴大,歐(ou)美鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的改良或獨自鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的開發被(bei)(bei)蓬勃開展。其結果是現在(zai)大約有80種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)被(bei)(bei)列入(ru)日(ri)本標準。
這些不銹鋼的(de)鋼種(zhong)(zhong)從成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)上被分(fen)(fen)類(lei)為 Fe-Cr系和 Fe-Cr-Ni系,并根據合金成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)按鋼種(zhong)(zhong)性質繪(hui)制了分(fen)(fen)類(lei)系統圖(tu)(tu),見附圖(tu)(tu)1及附圖(tu)(tu)2。附圖(tu)(tu)1列(lie)出(chu)了馬氏體和鐵素體不銹鋼;附圖(tu)(tu)2列(lie)出(chu)了奧氏體和雙相不銹鋼。另外,記號(hao)中含有J文字(zi)的(de)鋼的(de)大部分(fen)(fen)是日本(ben)獨自改良或開發的(de)鋼種(zhong)(zhong),約占全部鋼種(zhong)(zhong)的(de)1/3。
附(fu)圖1所示的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr系(xi)是(shi)以(yi)(yi)410鋼(gang)(13Cr)為(wei)綱,大致以(yi)(yi)鉻(ge)含量為(wei)13%和大于13%來(lai)分開(kai)。馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)大多為(wei)13%Cr,并(bing)添(tian)加(jia)(jia)0.5%以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)其他元素以(yi)(yi)改(gai)善其形成性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)、切削性(xing)、硬(ying)度(du)(du)等。13Cr鋼(gang)因為(wei)硬(ying)度(du)(du)高,因而(er)改(gai)良的(de)(de)(de)(de)切削鋼(gang)種被(bei)大量開(kai)發,同時也被(bei)列人JIS.將鉻(ge)含量增加(jia)(jia)至16%~17%的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)系(xi)是(shi)以(yi)(yi)大量添(tian)加(jia)(jia)碳提高硬(ying)度(du)(du)、耐(nai)磨(mo)性(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種為(wei)主體(ti)(ti),為(wei)提高韌性(xing)而(er)添(tian)加(jia)(jia)鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)431鋼(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加(jia)(jia)以(yi)(yi)改(gai)善的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種有(you)沉淀硬(ying)化型不銹鋼(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。
另外(wai),對鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系列(lie)的(de)(de)(de)馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),如13Cr,其焊接性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)、加(jia)工性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)改善,可通(tong)(tong)過(guo)添加(jia)鋁或降低(di)碳(tan)含(han)量使(shi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)組(zu)織的(de)(de)(de)焊接性(xing)(xing)(xing)(xing)和加(jia)工性(xing)(xing)(xing)(xing)得以(yi)提(ti)高(gao)。對于17Cr鋼(gang)(gang)(gang),在430鋼(gang)(gang)(gang)(17Cr-0.06C)的(de)(de)(de)基礎上根據目的(de)(de)(de)不(bu)同開發了許多鋼(gang)(gang)(gang)種,特別(bie)是通(tong)(tong)過(guo)降低(di)碳(tan)、氮含(han)量大量開發了提(ti)高(gao)加(jia)工性(xing)(xing)(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)(xing)(xing)以(yi)及通(tong)(tong)過(guo)添加(jia)鉬提(ti)高(gao)耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種,使(shi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)用途得以(yi)擴大。作為大幅度提(ti)高(gao)耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種有含(han)22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種,其中4種已被列(lie)入日本(ben)標準(JIS).
附圖2的(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)大部分是由奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組成。本來(lai)(lai)(lai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體系列(lie)的(de)(de)(de)(de)基本鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)是302鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但(dan)是大多(duo)數的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)都(dou)是由將(jiang)碳含量(liang)(liang)(liang)降(jiang)低(di)到0.08%以下的(de)(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)展開(kai)來(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體系列(lie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)初期是通(tong)(tong)過(guo)降(jiang)低(di)碳含量(liang)(liang)(liang)、添(tian)加(jia)鈦、鈮來(lai)(lai)(lai)達到改善耐(nai)(nai)(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。為(wei)(wei)了進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高對非氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)酸的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),在上述鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中添(tian)加(jia)了Mo或Mo和Cu復合(he)。這(zhe)(zhe)已(yi)經在第1章敘述了,這(zhe)(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也適用于現在的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)。從20世紀60年代后(hou)期起,為(wei)(wei)了提(ti)高形成性(xing)(xing)(xing)而添(tian)加(jia)銅的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),以及(ji)為(wei)(wei)了進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高強度而添(tian)加(jia)0.1%以上氮的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)被(bei)大量(liang)(liang)(liang)開(kai)發(fa),此后(hou)也都(dou)被(bei)JIS所認定。此外,為(wei)(wei)了提(ti)高耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)人們對奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體系列(lie)中的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)行了大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)改良工作(zuo),像(xiang)研(yan)發(fa)了通(tong)(tong)過(guo)添(tian)加(jia)Si和Cu使耐(nai)(nai)(nai)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)(de)許多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(315J1,315J2);像(xiang)開(kai)發(fa)了通(tong)(tong)過(guo)添(tian)加(jia)Mo和N使耐(nai)(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)(de)許多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),同時也被(bei)JIS所認定。另(ling)外,通(tong)(tong)過(guo)大量(liang)(liang)(liang)添(tian)加(jia)鉬、增大鉻含量(liang)(liang)(liang)、添(tian)加(jia)氮開(kai)發(fa)了耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)接近鎳基合(he)金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),其中的(de)(de)(de)(de)一(yi)部分已(yi)被(bei)JIS(836L)認定。除(chu)此之外,還開(kai)發(fa)了一(yi)些改善加(jia)工硬化(hua)(hua)(hua)、耐(nai)(nai)(nai)氧化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)、切削性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),其中有(you)從301鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)展過(guo)來(lai)(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬化(hua)(hua)(hua)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。
另外,雙相(xiang)不銹(xiu)鋼在(zai)成分上(shang)與奧氏體(ti)鋼相(xiang)比Cr/Ni比較大(da),作(zuo)為奧氏體(ti)相(xiang)和鐵素體(ti)相(xiang)的(de)兩(liang)相(xiang)組織的(de)不銹(xiu)鋼,除了(le)耐晶間(jian)腐(fu)蝕外,高(gao)強度(du)、出色的(de)耐應力(li)腐(fu)蝕性是其一大(da)特點。雖然被列入JIS的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼只有4種,但近幾年其用途不斷在(zai)擴大(da)。