不銹鋼從化學(xué)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(guó)發(fā)明的。不過(guò),雙相不銹鋼是為了克服奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的弱點(diǎn)于20世紀(jì)30年代在歐洲開發(fā)的。另一方面,沉淀硬化不銹鋼作為高強(qiáng)度不銹鋼于20世紀(jì)40年代在美國(guó)被開發(fā)的。奧氏體、鐵素體以及馬氏體不銹鋼,正如2.3節(jié)敘述的,在1959年JIS(日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格)制定時(shí)其中的一部分鋼種被列人日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(biāo)準(zhǔn)的。


  在日本生產(chǎn)的不銹鋼種,開始主要是以美國(guó)的AISI(美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼種為中心,其多數(shù)被列入JIS中。從20世紀(jì)60年代起隨著對(duì)各種性質(zhì)要求的提高以及用途的擴(kuò)大,歐美鋼種的改良或獨(dú)自鋼種的開發(fā)被蓬勃開展。其結(jié)果是現(xiàn)在大約有80種鋼被列入日本標(biāo)準(zhǔn)。


  這些不銹鋼的鋼種從成分上被分類為 Fe-Cr系和 Fe-Cr-Ni系,并根據(jù)合金成分按鋼種性質(zhì)繪制了分類系統(tǒng)圖,見附圖1及附圖2。附圖1列出了馬氏體和鐵素體不銹鋼;附圖2列出了奧氏體和雙相不銹鋼。另外,記號(hào)中含有J文字的鋼的大部分是日本獨(dú)自改良或開發(fā)的鋼種,約占全部鋼種的1/3。


  附圖1所示的Fe-Cr系是以410鋼(13Cr)為綱,大致以鉻含量為13%和大于13%來(lái)分開。馬氏體不銹鋼大多為13%Cr,并添加0.5%以下的其他元素以改善其形成性、耐蝕性、切削性、硬度等。13Cr鋼因?yàn)橛捕雀撸蚨牧嫉那邢麂摲N被大量開發(fā),同時(shí)也被列人JIS.將鉻含量增加至16%~17%的鋼系是以大量添加碳提高硬度、耐磨性的鋼種為主體,為提高韌性而添加鎳的431鋼(16Cr-2Ni);更進(jìn)一步加以改善的鋼種有沉淀硬化型不銹鋼-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。


附圖1.jpg


  另外,對(duì)鐵素體不銹鋼系列的馬氏體不銹鋼,如13Cr,其焊接性、耐蝕性、加工性的改善,可通過(guò)添加鋁或降低碳含量使鐵素體組織的焊接性和加工性得以提高。對(duì)于17Cr鋼,在430鋼(17Cr-0.06C)的基礎(chǔ)上根據(jù)目的不同開發(fā)了許多鋼種,特別是通過(guò)降低碳、氮含量大量開發(fā)了提高加工性、焊接性以及通過(guò)添加鉬提高耐腐蝕性的鋼種,使鐵素體不銹鋼的用途得以擴(kuò)大。作為大幅度提高耐腐蝕性的鋼種有含22%~30%Cr、1%~4%Mo的鋼種,其中4種已被列入日本標(biāo)準(zhǔn)(JIS).


  附圖2的Fe-Cr-Ni系不銹鋼大部分是由奧氏體不銹鋼組成。本來(lái)奧氏體系列的基本鋼是302鋼(18Cr-8Ni-0.1C),但是大多數(shù)的鋼種都是由將碳含量降低到0.08%以下的304鋼發(fā)展開來(lái)的。奧氏體系列鋼種的開發(fā)初期是通過(guò)降低碳含量、添加鈦、鈮來(lái)達(dá)到改善耐晶間腐蝕的目的。為了進(jìn)一步提高對(duì)非氧化性酸的耐腐蝕性,在上述鋼中添加了Mo或Mo和Cu復(fù)合。這已經(jīng)在第1章敘述了,這些鋼也適用于現(xiàn)在的鋼種。從20世紀(jì)60年代后期起,為了提高形成性而添加銅的鋼種,以及為了進(jìn)一步提高強(qiáng)度而添加0.1%以上氮的鋼種被大量開發(fā),此后也都被JIS所認(rèn)定。此外,為了提高耐腐蝕性人們對(duì)奧氏體系列中的鋼種進(jìn)行了大量的改良工作,像研發(fā)了通過(guò)添加Si和Cu使耐應(yīng)力腐蝕性提高的許多鋼種(315J1,315J2);像開發(fā)了通過(guò)添加Mo和N使耐點(diǎn)腐蝕性提高的許多鋼種,同時(shí)也被JIS所認(rèn)定。另外,通過(guò)大量添加鉬、增大鉻含量、添加氮開發(fā)了耐腐蝕性接近鎳基合金(Ni-Cr-Mo)的鋼種,其中的一部分已被JIS(836L)認(rèn)定。除此之外,還開發(fā)了一些改善加工硬化、耐氧化性、切削性的鋼種,其中有從301鋼(17C-7Ni)發(fā)展過(guò)來(lái)的631鋼(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬化型不銹鋼。


附圖 2.jpg


 另外,雙相不銹鋼在成分上與奧氏體鋼相比Cr/Ni比較大,作為奧氏體相和鐵素體相的兩相組織的不銹鋼,除了耐晶間腐蝕外,高強(qiáng)度、出色的耐應(yīng)力腐蝕性是其一大特點(diǎn)。雖然被列入JIS的雙相不銹鋼只有4種,但近幾年其用途不斷在擴(kuò)大。