不銹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(gang)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不(bu)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。
在日本生產的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),開始(shi)主(zhu)要是以美(mei)國(guo)的(de)(de)AISI(美(mei)國(guo)鋼(gang)(gang)鐵(tie)協會)標(biao)(biao)準(zhun)規定的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)為中心,其多(duo)數被列入JIS中。從20世紀(ji)60年(nian)代起隨著對各種(zhong)(zhong)性質要求的(de)(de)提(ti)高(gao)以及(ji)用途的(de)(de)擴大,歐美(mei)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)改(gai)良或獨(du)自鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)開發被蓬勃開展。其結果是現在大約有80種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)被列入日本標(biao)(biao)準(zhun)。
這些(xie)不(bu)銹鋼(gang)的(de)鋼(gang)種從成分上被分類為 Fe-Cr系(xi)和 Fe-Cr-Ni系(xi),并根據(ju)合金成分按鋼(gang)種性(xing)質(zhi)繪制(zhi)了(le)分類系(xi)統圖(tu)(tu),見(jian)附圖(tu)(tu)1及附圖(tu)(tu)2。附圖(tu)(tu)1列出了(le)馬氏體(ti)和鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang);附圖(tu)(tu)2列出了(le)奧氏體(ti)和雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)。另外(wai),記號(hao)中(zhong)含有J文字的(de)鋼(gang)的(de)大部分是日本獨自改良(liang)或開發的(de)鋼(gang)種,約占全部鋼(gang)種的(de)1/3。
附(fu)圖1所示的(de)(de)(de)Fe-Cr系是(shi)(shi)以(yi)410鋼(gang)(gang)(gang)(13Cr)為(wei)(wei)綱(gang),大(da)(da)致(zhi)以(yi)鉻(ge)含(han)量為(wei)(wei)13%和(he)大(da)(da)于13%來分(fen)開。馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)大(da)(da)多為(wei)(wei)13%Cr,并添加(jia)(jia)0.5%以(yi)下的(de)(de)(de)其(qi)他元(yuan)素以(yi)改(gai)善其(qi)形成性、耐蝕性、切(qie)削性、硬度(du)等。13Cr鋼(gang)(gang)(gang)因為(wei)(wei)硬度(du)高(gao)(gao),因而改(gai)良的(de)(de)(de)切(qie)削鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)被(bei)(bei)大(da)(da)量開發,同時也被(bei)(bei)列(lie)人JIS.將鉻(ge)含(han)量增加(jia)(jia)至(zhi)16%~17%的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)系是(shi)(shi)以(yi)大(da)(da)量添加(jia)(jia)碳提(ti)高(gao)(gao)硬度(du)、耐磨性的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)為(wei)(wei)主體(ti),為(wei)(wei)提(ti)高(gao)(gao)韌性而添加(jia)(jia)鎳的(de)(de)(de)431鋼(gang)(gang)(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加(jia)(jia)以(yi)改(gai)善的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)有沉淀硬化型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。

另外(wai),對鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)系(xi)列的(de)(de)馬(ma)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang),如13Cr,其焊(han)接(jie)性(xing)(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)(xing)、加工(gong)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)改善,可(ke)通過添加鋁或降低碳含量(liang)使(shi)鐵素(su)體組織的(de)(de)焊(han)接(jie)性(xing)(xing)(xing)和加工(gong)性(xing)(xing)(xing)得以提(ti)高。對于17Cr鋼(gang)(gang),在430鋼(gang)(gang)(17Cr-0.06C)的(de)(de)基礎上根據(ju)目的(de)(de)不(bu)同開發(fa)了許多(duo)鋼(gang)(gang)種,特別是通過降低碳、氮(dan)含量(liang)大(da)量(liang)開發(fa)了提(ti)高加工(gong)性(xing)(xing)(xing)、焊(han)接(jie)性(xing)(xing)(xing)以及通過添加鉬提(ti)高耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種,使(shi)鐵素(su)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)用(yong)途得以擴大(da)。作(zuo)為大(da)幅度提(ti)高耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種有含22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)(de)鋼(gang)(gang)種,其中(zhong)4種已被(bei)列入日本標(biao)準(zhun)(JIS).
附圖2的(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)大(da)(da)部(bu)分(fen)是由奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)組(zu)成。本(ben)來(lai)(lai)奧氏體系列(lie)(lie)的(de)(de)(de)基本(ben)鋼(gang)(gang)是302鋼(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但是大(da)(da)多(duo)數的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)都(dou)是由將(jiang)碳含量(liang)降低到0.08%以下的(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)發(fa)展開(kai)(kai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)。奧氏體系列(lie)(lie)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)發(fa)初期是通過(guo)降低碳含量(liang)、添加(jia)(jia)(jia)鈦、鈮來(lai)(lai)達到改善耐(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。為(wei)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高對(dui)非氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)酸(suan)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),在上述(shu)鋼(gang)(gang)中添加(jia)(jia)(jia)了(le)Mo或Mo和(he)Cu復合。這(zhe)已經在第1章敘述(shu)了(le),這(zhe)些鋼(gang)(gang)也(ye)適用于(yu)現在的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)。從20世紀60年(nian)代后(hou)期起,為(wei)了(le)提(ti)高形成性(xing)(xing)而(er)添加(jia)(jia)(jia)銅的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),以及為(wei)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高強度而(er)添加(jia)(jia)(jia)0.1%以上氮(dan)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)被(bei)大(da)(da)量(liang)開(kai)(kai)發(fa),此(ci)后(hou)也(ye)都(dou)被(bei)JIS所認定(ding)。此(ci)外,為(wei)了(le)提(ti)高耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)人們對(dui)奧氏體系列(lie)(lie)中的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)進(jin)行了(le)大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)改良工作,像研發(fa)了(le)通過(guo)添加(jia)(jia)(jia)Si和(he)Cu使(shi)耐(nai)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)許(xu)多(duo)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(315J1,315J2);像開(kai)(kai)發(fa)了(le)通過(guo)添加(jia)(jia)(jia)Mo和(he)N使(shi)耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)許(xu)多(duo)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),同(tong)時也(ye)被(bei)JIS所認定(ding)。另外,通過(guo)大(da)(da)量(liang)添加(jia)(jia)(jia)鉬、增大(da)(da)鉻含量(liang)、添加(jia)(jia)(jia)氮(dan)開(kai)(kai)發(fa)了(le)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)接近鎳基合金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其(qi)(qi)中的(de)(de)(de)一(yi)部(bu)分(fen)已被(bei)JIS(836L)認定(ding)。除此(ci)之外,還開(kai)(kai)發(fa)了(le)一(yi)些改善加(jia)(jia)(jia)工硬化(hua)、耐(nai)氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)、切削(xue)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),其(qi)(qi)中有從301鋼(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)展過(guo)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉(chen)淀硬化(hua)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。

另外(wai),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)成分上與奧(ao)氏體鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)Cr/Ni比(bi)(bi)較大(da),作為奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組織的不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),除(chu)了耐晶間腐蝕外(wai),高(gao)強度(du)、出色(se)的耐應力腐蝕性是其一大(da)特點。雖然被列入JIS的雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)只有4種,但近幾年(nian)其用途不斷在(zai)擴大(da)。

