第二次世界大戰(zhàn)后到20世紀50年代前半期,由于碳的含量沒有充分降低,所以用于化學設(shè)備的奧氏體不銹鋼在使用上的最大腐蝕問題就是晶間腐蝕。晶間腐蝕尤其容易在焊接部位產(chǎn)生,這作為一種現(xiàn)象,很早以前就已經(jīng)為眾人所知。在防止晶間腐蝕對策方面,雖然知道如前文所述的德國專利中給出的低碳化以及添加穩(wěn)定化元素,可是低碳鋼中的碳含量約為0.06%,其耐晶間腐蝕性尚不完全,所以人期望能在工業(yè)上獲得更低的碳含量。


  因此,如前章所述,人們一直在探討在電弧爐中使用氧氣制鋼法,結(jié)果到1955年左右,日本國內(nèi)的各不銹鋼生產(chǎn)廠家都能夠穩(wěn)定生產(chǎn)碳含量在0.03%以下的鋼。如前章所述,JIS中規(guī)定的不銹鋼中碳含量的上限1951年是0.060%,1955年就成為0.04%,然后又變?yōu)?.03%、0.030%,這種嚴格的變化反映了為了低碳化而帶來的氧氣制鋼技術(shù)的進步。


 能夠制造低碳奧氏體不銹鋼以后,對于其晶間腐蝕的熱處理的影響問題,已經(jīng)由竹原(1955年)(1958年)、川田等人(1957~1958年)探討過了,所謂的TTS(Time-Temperature-Sensitization)曲線,是有關(guān)低碳鋼以及用鈦或者鈮使碳穩(wěn)定化的鋼,而耐晶間腐蝕性較好的奧氏體不銹鋼就被生產(chǎn)應用了。另外,1949年Binder等人發(fā)表了以下實驗式(大于零側(cè)具有免疫性),其內(nèi)容是對晶間腐蝕的免疫度,從實驗式中可以明了,不僅是碳含量,主要合金元素也有所影響,鉻含量增大耐晶間腐蝕性就會提高,而鎳含量增大耐晶間腐蝕性就會降低。


    6.17(%C)-0.83+13.8(%Cr)-10(%Ni)-276 (1)


 (不過,0.015%~0.050%C,16%~25%Cr,7%~25%Ni)


  竹原(1957年)也認為鉻含量增大,耐晶間腐蝕性就增強,關(guān)于元素對晶間腐蝕敏化的影響,稍后 Tedmon等人(1971年)進行過熱力學探討,也確認了Cr、Ni的影響。如上實驗式所示,因為鎳含量增加耐晶間腐蝕性就增強,所以在日本各公司所生產(chǎn)的高鎳耐腐蝕性不銹鋼中,單靠減少碳含量難以完全防止厚板焊接部位的晶間腐蝕,所以在一定程度的低碳化的同時,開始添加由碳和穩(wěn)定化合物所形成的鈮(或者是鈦)。也就是說,在美國的 Carpenter 20 中添加鈮就成為了Carpenter 20Cb,把鎳含量提高到33%的鋼(Carpenter 20Cb-3)以及 Incoloy 825 中分別添加了鎳和鈦。如表3.4所示,日本的高鎳耐腐蝕不銹鋼中,鎳含量在20%以上的幾乎都添加了鈮或者是鈦。可是,此后開發(fā)的添加氮的奧氏體不銹鋼中,由于這些元素會生成氮化物,所以沒有添加,而是通過低碳化來確保耐晶間腐蝕性。


 在硝酸工廠或核燃料廢棄物處理工廠等氧化性較強的環(huán)境中,也存在耐晶間腐蝕問題,對于純硝酸,在其濃度為68%左右的共沸點以下時,通常使用304L不銹鋼,可是,在含有更濃的濃硝酸或者高氧化性物質(zhì)的硝酸中,其環(huán)境為強氧化性環(huán)境,難以抵抗,所以在這種情況下就要使用高鉻量的不銹鋼SUS310S不銹鋼即碳含量在0.02%以下的310EL鋼,或者是添加了鈮的310Nb不銹鋼。310Nb不銹鋼是作為用于核燃料廢棄物處理工廠的鋼材,由法國開發(fā)的,不過日本國內(nèi)也有進一步改良生產(chǎn)的產(chǎn)品。可是對于更為高濃度硝酸等氧化性較強的過鈍態(tài)域中的晶間腐蝕,其作用還并不完全,除了此前的低碳化以及添加鈮等穩(wěn)定化元素外,1980年前后日本國內(nèi)開發(fā)了含硅較多的奧氏體不銹鋼。這些不銹鋼與此前的高硅鑄鐵、搪玻璃相比,易于大型化和加工,而且在焊接方面比其他非鐵金屬更為優(yōu)越,所以被廣泛利用。此外,還開發(fā)了比310ELC更廉價,又具有同等耐硝酸性的雙相不銹鋼(1982年),含高硅的雙相不銹鋼(1986年)。表3.5中列舉了用于硝酸成套設(shè)備的在日本開發(fā)的不銹鋼成分,17Cr-14Ni-4Si-Nb鋼在98%硝酸容器中代替鋁 1070來使用,在98%硝酸和濃硫酸的混酸容器中,利用對氣相部位約100%的硝酸的耐腐蝕性,代替316L不銹鋼來使用。比普通的不銹鋼鉻含量少,硅含量多的11Cr-16.5Ni-6Si-Zr-Ti鋼,是作為能抵抗高溫高濃度硝酸的鋼而被開發(fā)的,而在這種環(huán)境中上述鋼種是難以抵抗的。另外,雙相不銹鋼27Cr-8Ni-0.1N中沒有特別添加多量硅,并不是面向高濃度硝酸的,可是由于是雙相,其耐晶間腐蝕性還是十分出眾的。