奧氏體系列不銹鋼以300系列和馬氏體系列進行表示,鐵素體系列不銹鋼則以400系列進行表示。
1. 從300系列向400系列鋼種轉(zhuǎn)換
對應300系列鋼種而開發(fā)400系列鋼種的過程中,為了適應客戶對產(chǎn)品的需求,各不銹鋼生產(chǎn)廠家針對其特定用途,具有同等耐腐蝕性的高純化鐵素體系列不銹鋼的開發(fā),幾乎全都是由鉻(Cr)和鉬(Mo)相組合的合金。將300系列代表鋼種SUS304不銹鋼(18Cr-8Ni)和400系列代表鋼種 SUS410(13Cr),SUS430(18Cr)的特性進行比較,一般情況下,400系列鋼種其耐腐蝕性與加工性較差。如果想改善其耐腐蝕性則需要增加鉻的含量,還需添加鉬。這樣一來,加工性能降低了,而且加入鉬使原材料價格變動大,使成本增高。如何使400系列鋼種的耐腐蝕性和加工性能向300系列鋼種靠近,是課題的重點。
最近開發(fā)的400系列鋼種和這種想法相近,如表1-4所介紹。為彌補400系列加工性差的弱點,作為高純化高加工性鐵素體系列不銹鋼有新日鐵住金(即新日本鋼鐵公司和住友金屬工業(yè)公司合并的新組建公司)的YUSPDCX(17Cr-0.2Ti-ULC.N).在力學性能方面,其伸長率比原來SUS430提高了40%左右。但是,與SUS304相比其耐腐蝕性有差別,因此其用途受到限制。另外,為了彌補400系列鋼種的耐腐蝕性差的不足,要增加鉻(Cr)的含量,而此同時又要使其加工性能不降低,則開發(fā)了JFE鋼的JFE443CT(21Cr-0.4Cu-0.3Ti-LC,N)(見表1-5)。它具備了與SUS304相同的耐腐蝕性而且比SUS304價格低廉,成為一種全新的不銹鋼。在表1-6中,收集了從300系列向400系列轉(zhuǎn)換鋼種的考慮方案。
2. 300系列和400系列鋼種所在位置的變化
在不銹鋼發(fā)展過程(年輪)中,由于不銹鋼的新鋼種開發(fā),如進行了從300系列不銹鋼向400系列不銹鋼的鋼種的轉(zhuǎn)換,多是因為不銹鋼的主要原料鎳或鉬的價格上漲而引起的。從前以300系列不銹鋼的代表SUS304 和400系列不銹鋼的代表 SUS410、SUS430,在耐腐蝕性和成本以及特性方面被明確分類;近來因為市場需求和不銹鋼生產(chǎn)廠家的努力,開發(fā)了改善耐腐蝕性的400系列不銹鋼材料,遂而400系列不銹鋼所在位置亦取得變化(見圖1-2)。
在每個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中,許多產(chǎn)品都有不銹鋼鋼種轉(zhuǎn)換的記錄。以前雖然發(fā)生過幾次鎳原料價格上漲,但大都在較短時間內(nèi)就有所回落,大幅度價格高漲時期有1969年、1988年以及2004年3次。1980年開始,因為開發(fā)了許多400系列鋼種,因而第二次(1988年),因鎳原料價格高漲時就進行了從300系列向400系列鋼種的成功轉(zhuǎn)換。但是,在建筑五金等領(lǐng)域中,因為長期遺留下來了一種習慣-300系列不銹鋼無磁性,被認為是“高級品”,有磁性的400系列不銹鋼是“便宜貨”。這些認識,使鋼種轉(zhuǎn)換面臨困難。還有因轉(zhuǎn)換會導致以300系列不銹鋼為主的銷售商銷售額下降,盈利減少,因此還沒有需方積極要求進行鋼種轉(zhuǎn)換的活動。
在鋼種轉(zhuǎn)換問題上,除鎳材價格高的因素外,還有軋制方法方面的因素。普通鋼兼營不銹鋼的廠家,用軋制普通鋼的串列式連續(xù)冷軋機組軋制不銹鋼擴大生產(chǎn)能力并積極銷售,這些冷軋機組軋制的SUS436L(18Cr-1Mo-Ti,Nb-LC)替代SUS304,探討向400系列鋼種轉(zhuǎn)換的問題。而用同樣的ZM機組冷軋不銹鋼,從SUS304 向鐵素體鋼種轉(zhuǎn)換所獲得的價差很小,建議需要時以串列式連續(xù)冷軋機組組合軋制價差大的不銹鋼材,來促進鋼種的轉(zhuǎn)換。但此法所軋鋼材達不到同樣的質(zhì)量,事故多次發(fā)生。
3. 與300系列鋼種對應的400系列鋼種的開發(fā)
在不銹鋼發(fā)展的歷史過程中,形成根基的基本鋼種記號為409,410,430,434,304,316.這些鋼種是前輩們以智慧將生產(chǎn)成本和耐腐蝕性之間優(yōu)選平衡的成果。引起從所謂奧氏體體系的300系列不銹鋼轉(zhuǎn)化到所謂鐵素體和馬氏體的400.系列不銹鋼,是由于Mo材料價格上漲,針對汽車用裝飾材料SUS434(18Cr-1Mo)而開發(fā)了取代SUS434的18Cr-Nb(SUS430J1L)。
還有不銹鋼的主要原料鎳(Ni),當其價格高漲時與300系列不銹鋼的代表304具有相同耐腐蝕性的400系列不銹鋼,市場需求量大大提高。進而在汽車、電機、建筑材料方面廣泛應用,擴展了不銹鋼的用途范圍。在這些領(lǐng)域中,300系列不銹鋼的線[膨]脹系數(shù)大,對于長尺寸的房頂材料因難以采取焊接方法施工,而且在使用過程中也產(chǎn)生過問題;因此不銹鋼生產(chǎn)廠家注重開發(fā)了與300系列不銹鋼具有同樣耐腐蝕性的400系列不銹鋼,陸續(xù)地開發(fā)了高耐腐蝕性的鐵素體系不銹鋼,以400系列不銹鋼替補了300系列不銹鋼。在制造技術(shù)方面,400系列不銹鋼由于是低碳、低氮制造技術(shù),因此必須進行高純化工作,向來以生產(chǎn)不銹鋼為專業(yè)的廠家現(xiàn)在得到了一個擴大生產(chǎn)規(guī)模的契機。由于開發(fā)400系列不銹鋼新規(guī)格鋼種,同時開發(fā)了許多耐腐蝕性改進材料,對擴展不銹鋼的用途,做出很大貢獻(見圖1-3)。