在已有的鐵素體不(bu)銹鋼中，含鉻量在21％～23％的牌號較少。2004年，日本JFE停止生產304奧氏體不銹鋼，先后問世的00Cr21CuTi （JFE443CT，以下簡稱 443CT）和00Cr22.5MoNb（JFE445M）等填補了這一空白。研制Cr21～Cr23型等牌號的思路與過去的區別在于在17％～18％Cr量的基礎上提高了鋼中鉻量而不是加入或進一步提高鋼中鉬量來彌補430型等鐵素體不銹(xiu)鋼耐蝕性的不足并可以達到節約貴重元素鉬的目的。此處主要對00Cr21CuTi （JFE443CT）作一簡述。
眾所周知，430不銹鋼是國際上通用的節鎳經濟型鐵素體不銹鋼。由于此鋼含鉻僅16％～18％，不含鎳又不含鉬，大量用于室內環境中。而在室外的大氣和水環境中此鋼的不銹耐蝕性則尚顯不足，一般多選用含鉬的436、444等牌號。日本JFE公司在一些430型不銹鋼基礎上提高鋼中鉻量約達21％，開發了在室內和室外大氣（除海洋大氣外）和水環境（海水除外）中使用的耐蝕性優良的00Cr21CuTi不銹鋼，以使它在一些用途中代替304不(bu)銹鋼，（18-8型）鉻鎳奧氏體不銹鋼，從而達到節鎳并降低材料成本的目的。
一、化(hua)學(xue)成分和純凈度
JFE443CT化(hua)學成(cheng)分標號為00Cr21CuTi，鋼中除含(han)有20％～23％Cr外，還(huan)含(han)有少量（0.4％）的銅和0.3％的鈦(tai)。鋼中C＋N含(han)量≤0.03％，Mn、Si含(han)量≤0.20％，S含(han)量≤0.01％。
對日(ri)本進口的(de)冷軋(ya)薄帶進行的(de)化學成分(fen)分(fen)析表(biao)明(ming)，鋼中(zhong)硫量均在約0.001％，鋼中(zhong)硫化物、氧(yang)化物、硅酸鹽等非金屬夾雜物評級(ji)均為0級(ji)，鋼的(de)純凈度較高。
二、耐(nai)腐蝕(shi)性能
1. 大氣腐(fu)蝕
國(guo)內外在實(shi)驗(yan)(yan)室進行(xing)的(de)鹽霧試驗(yan)(yan)結(jie)果(guo)見圖(tu)4.38；在海岸大氣中進行(xing)掛片(pian)試驗(yan)(yan)所取得的(de)結(jie)果(guo)見圖(tu)4.39。圖(tu)4.38（a）的(de)結(jie)果(guo)表明 SUS 304和(he)JFE 443CT均(jun)未見銹(xiu)(xiu)蝕(shi)，而(er)圖(tu)4.38（b）的(de)結(jie)果(guo)則指出(chu)0Cr17（SUS 430）不銹(xiu)(xiu)鋼試驗(yan)(yan)168h，鋼從端部開始(shi)生銹(xiu)(xiu)，而(er)JFE 443CT和(he)SUS 304鋼經5000h試驗(yan)(yan)也均(jun)未見腐蝕(shi)。圖(tu)4.39的(de)結(jie)果(guo)表明SUS 430銹(xiu)(xiu)蝕(shi)嚴重，SUS 304不銹(xiu)(xiu)鋼也有(you)點(dian)蝕(shi)分(fen)布(bu)在整個試樣表面(mian)上，而(er)JFE443CT幾乎沒有(you)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)產生。
圖(tu)4.38（a）在(zai)35℃、5％NaCl溶(rong)液中經240h鹽霧試驗（GB 10125-88）的結果(guo) 、圖(tu)4.38（b）鹽霧試驗結果(guo)（JIS 22371法(fa)）
2. 晶(jing)間腐蝕
表4.24系JFE 443CT和(he)(he)SUS 304的(de)焊管焊后焊縫的(de)晶間腐蝕試驗結果(guo)（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和(he)(he)SUS304均未產(chan)生晶間腐蝕。
3. 應力腐蝕
表4.25系在沸騰42％MgCl2中進行試驗的結果（GB4334.8-84法）。試樣為板材冷彎U形樣和板材焊后冷彎U形樣。SUS 304不銹鋼試驗＜14h，U形樣均出現了應力腐蝕斷裂，而JFE 443CT 鋼雖經216h試驗也沒有應力腐蝕斷裂出現。
4. 點蝕(shi)和(he)縫隙腐蝕(shi)
鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)、銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)對JFE443CT鋼(gang)(gang)(gang)(gang)耐點蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang) 圖4.40系(xi)JFE 443CT和SUS 304兩種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)試樣在(zai)離海岸1km處放置前和放置1.5年后在(zai)35℃、3.5％NaCl溶液中(zhong)(zhong)(zhong)測定(ding)不(bu)(bu)同鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)(liang)以(yi)(yi)及(ji)銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)0.4％和不(bu)(bu)同含(han)銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)時的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，從(cong)(cong)圖4.40（a）中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)(yi)看(kan)出：在(zai)海洋(yang)大氣試驗前隨(sui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)(ti)高(gao)，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)提(ti)(ti)高(gao)（即耐點蝕(shi)性增(zeng)加(jia)），當鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)達21％時，此鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)可(ke)與SUS304相當，鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)再高(gao)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)還可(ke)高(gao)于SUS304，含(han)銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)0.4％和不(bu)(bu)含(han)銅(tong)(tong)無明顯影響(xiang)。而從(cong)(cong)圖4.40（b）中(zhong)(zhong)(zhong)均可(ke)看(kan)出：在(zai)海洋(yang)大氣中(zhong)(zhong)(zhong)試驗1.5年后，測定(ding)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，隨(sui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)增(zeng)加(jia)，JFE443CT鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)提(ti)(ti)高(gao)更加(jia)顯著。當含(han)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)達21％時，此鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)大大高(gao)于SUS304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)，而且含(han)0.4％Cu者(zhe)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)也遠超(chao)過(guo)不(bu)(bu)含(han)銅(tong)(tong)者(zhe)。顯然0.4％Cu的(de)(de)(de)(de)(de)作用是有(you)益的(de)(de)(de)(de)(de)。
圖(tu)4.41系采用X-射線(xian)光電子(zi)譜儀半定量(liang)分析(xi)經(jing)海洋大氣(qi)中(zhong)放置(zhi)1.5年后試樣表面鈍化膜中(zhong) 的(de)結果(guo)。顯然，經(jing)海洋大氣(qi)中(zhong)放置(zhi)后，JFE 443CT鋼(gang)表面鈍化膜中(zhong)鉻的(de)富集是此(ci)鋼(gang)點蝕電位提高的(de)原因(yin)，而0.4％Cu的(de)加(jia)入則強(qiang)化了鈍化膜中(zhong)鉻的(de)富集度，從而有(you)益于(yu)(yu)耐點蝕性的(de)提高，但是鋼(gang)中(zhong)含銅量(liang)有(you)一適(shi)宜范圍（見圖(tu)4.42），含銅量(liang)低于(yu)(yu)0.3％或高于(yu)(yu)0.6％則是有(you)害的(de)。因(yin)此(ci)，在此(ci)鋼(gang)冶煉時需予以(yi)注意。
JFE 443CT鋼（00Cr21CuTi）的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)和耐(nai)(nai)(nai)縫隙腐蝕(shi)性(xing)能(neng) 圖(tu)4.43～圖(tu)4.46系國(guo)(guo)內(nei)外(wai)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些試驗(yan)結(jie)果(guo)。從這些試驗(yan)結(jie)果(guo)可看出，在所(suo)有試驗(yan)條件下(xia)00Cr21CuTi鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)與(yu)SUS304鋼相當。圖(tu)4.45國(guo)(guo)內(nei)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)還指出了(le)目前國(guo)(guo)內(nei)市場上宣傳能(neng)替代SUS304鋼并(bing)大(da)量生產和銷售的(de)(de)(de)(de)含1％Ni、4％Ni且(qie)低銘且(qie)高錳量的(de)(de)(de)(de)所(suo)謂(wei)“200系”鋼①，耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)能(neng)很差，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低于(yu)410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低于(yu)430（0Cr17）。
JFE所進行的(de)(de)(de)JFE 443CT耐(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)試(shi)驗結果見圖4.46中(zhong)，一方面表明在相同試(shi)驗條件(jian)下，含(han)0.5％Cu的(de)(de)(de)00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不含(han)銅(tong)者耐(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕性顯著提高，但也(ye)指出，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕性要低于SUS 304，也(ye)說明了鎳在不銹鋼中(zhong)耐(nai)(nai)縫隙(xi)(xi)腐(fu)蝕性能的(de)(de)(de)良好(hao)作用(yong)。
三、力學(xue)性能(neng)和冷成(cheng)型(xing)性
前面曾述(shu)及不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)力學(xue)性(xing)能，主要是(shi)由鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)組織結(jie)構(gou)所決(jue)定的(de)(de)(de)。而力學(xue)性(xing)能則(ze)直接影響著鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)冷(leng)成(cheng)(cheng)型性(xing)，00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)也不(bu)例外(wai)。眾(zhong)所周知(zhi)，鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)冷(leng)成(cheng)(cheng)型性(xing)也是(shi)正確應用(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)難(nan)點之一(yi)。由于鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)與304等鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)組織結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)，冷(leng)成(cheng)(cheng)型性(xing)不(bu)同，必須根據(ju)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)冷(leng)成(cheng)(cheng)型特(te)點來研究(jiu)選(xuan)擇適(shi)宜冷(leng)成(cheng)(cheng)型工藝以取得滿意的(de)(de)(de)結(jie)果。
1. 深(shen)沖性
表(biao)(biao)4.26中(zhong)列入了00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)的室溫力(li)學性能(neng)和(he)(he)冷(leng)(leng)成型參數并與(yu)304進行對比的結(jie)果(guo)，可(ke)(ke)以(yi)看出，由(you)于(yu)304鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)拉伸(shen)變形(xing)過(guo)程中(zhong)有相變產生，此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)易(yi)于(yu)加(jia)(jia)工(gong)硬化，故其(qi)強度（σb）值(zhi)和(he)(he)伸(shen)長率均遠較(jiao)00Cr21CuTi為高。且Er 值(zhi)也大(da)。因(yin)(yin)此(ci)304鉻鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)非常適(shi)于(yu)脹(zhang)(zhang)形(xing)（鼓(gu)凸(tu)(tu)）冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)。而(er)00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)硬化傾向小，伸(shen)長率也低，Er值(zhi)小。故此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)適(shi)于(yu)單純的脹(zhang)(zhang)形(xing)（鼓(gu)凸(tu)(tu)）冷(leng)(leng)成型。但是00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)的r、LDR值(zhi)均較(jiao)高，因(yin)(yin)此(ci)此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)非常適(shi)于(yu)深沖（深拉伸(shen)）型冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)而(er)且還(huan)會優于(yu)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。表(biao)(biao)4.27列出了國內(nei)的試驗(yan)(yan)結(jie)果(guo)。表(biao)(biao)4.26中(zhong)還(huan)指出了00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的CCV值(zhi)（圓(yuan)錐杯試驗(yan)(yan)），二者相差不(bu)大(da)。這表(biao)(biao)明00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)仍具有深沖和(he)(he)脹(zhang)(zhang)形(xing)（鼓(gu)凸(tu)(tu)）復(fu)合(he)冷(leng)(leng)加(jia)(jia)工(gong)的可(ke)(ke)行性。
2. 延遲(chi)開(kai)裂敏感性
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在進行(xing)諸如圓筒型產品的(de)深沖等冷(leng)成(cheng)型時(shi)，一般多采用多段冷(leng)加工(gong)工(gong)藝，因為(wei)若(ruo)一次(ci)大變形量的(de)冷(leng)加工(gong)后，短(duan)時(shi)放置便(bian)會(hui)出現(xian)人們稱(cheng)之為(wei)延遲(chi)開裂的(de)現(xian)象。這與不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)冷(leng)加工(gong)硬化的(de)敏感性密切相關。
國(guo)內(nei)曾對439、443兩(liang)種(zhong)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)和一種(zhong)鉻(ge)鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)304以及低(di)鉻(ge)低(di)鎳(nie)的1％Ni和4％Ni鉻(ge)錳氮鋼(gang)（國(guo)內(nei)稱為所謂(wei)“200”系不(bu)銹鋼(gang)）進行了冷成型后的延(yan)遲開裂敏感(gan)(gan)性(xing)試驗。結果見圖4.47。從圖中可知，443和439鐵素體不(bu)銹鋼(gang)的延(yan)遲開裂的敏感(gan)(gan)性(xing)很低(di)。由于此試驗條件(jian)下深(shen)沖比最高(gao)(gao)僅(jin)為1.9，故(gu)冷作硬(ying)化(hua)敏感(gan)(gan)性(xing)較(jiao)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)高(gao)(gao)的304不(bu)銹鋼(gang)并未顯(xian)示其對延(yan)遲開裂敏感(gan)(gan)。但低(di)鉻(ge)、低(di)鎳(nie)的鉻(ge)錳氮鋼(gang)（1％Ni和4％Ni）則顯(xian)示出對延(yan)遲斷裂的高(gao)(gao)度(du)敏感(gan)(gan)性(xing)，深(shen)沖比僅(jin)1.5和1.7,4％Ni和1％Ni鋼(gang)便分別出現了延(yan)遲開裂。
圖(tu)4.47 443、439和304以及1％Ni、4％Ni鋼(gang)(gang)延遲斷裂(lie)敏感(gan)(gan)性(xing) ，圖(tu)4.48則系(xi)一種產品(pin)分8段(duan)進行深沖(chong)加(jia)工，深沖(chong)比(bi)達5～6高應變條件下的(de)試驗結(jie)果。可以看出JFE443CT鋼(gang)(gang)并未出現延遲開裂(lie)而SUS 304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)第7段(duan)冷加(jia)工后便出現了(le)(le)開裂(lie)。說明了(le)(le)SUS 304鋼(gang)(gang)的(de)延遲斷裂(lie)敏感(gan)(gan)性(xing)要高于JFE 443CT鋼(gang)(gang)，一般認為奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)延遲開裂(lie)敏感(gan)(gan)性(xing)高的(de)原因與冷加(jia)工大(da)變形區域(yu)的(de)延伸還存在(zai)二次硬化和二次加(jia)工脆(cui)化有關。
3. 抗(kang)皺性
鐵素體不(bu)銹鋼采(cai)用前(qian)述的(de)化學成分和生(sheng)產工藝相結合的(de)生(sheng)產措施，JFE 443CT鋼的(de)抗(kang)皺性可以達到(dao)與(yu)SUS304不(bu)銹鋼相當的(de)水平。圖4.49系經20％拉伸后(hou)所測得(de)的(de)JFE 443CT和SUS 304的(de)表面起皺情況的(de)對比(bi)。
四(si)、焊接性
JFE 443CT鋼(gang)焊(han)接(jie)(jie)性(xing)優(you)良，可采用焊(han)接(jie)(jie)不銹鋼(gang)通用的方法進行焊(han)接(jie)(jie)。試(shi)驗(yan)表明，由于此鋼(gang)碳、氮量很低且(qie)又加鈦穩定化，焊(han)后(hou)并無晶間腐(fu)蝕(shi)的敏感性(xing)。而且(qie)焊(han)接(jie)(jie)部位(wei)也具有與母(mu)材基本相同的力學性(xing)能和耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。
當(dang)JFE 443CT需與18-8型304不銹鋼進(jin)行對接焊(han)時(shi)，需采(cai)用(yong)超低(di)碳(tan)型的304L焊(han)絲，為防(fang)止焊(han)接部位敏化(hua)，焊(han)接需使用(yong)308L和309L焊(han)絲。
焊接JFE 443CT時的(de)注意(yi)事項與焊接其他超(chao)低碳并含穩定(ding)化元素的(de)其他現代鐵(tie)素體不銹鋼相同。
五、應用
JFE 443CT不(bu)(bu)銹(xiu)鋼可用(yong)于室(shi)內和(he)室(shi)外耐大氣(qi)(qi)（除(chu)海洋大氣(qi)(qi)外）和(he)耐水環(huan)境（除(chu)海水外）的(de)腐蝕(shi)，特(te)別(bie)是430、439等(deng)(deng)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)耐蝕(shi)性尚顯不(bu)(bu)足的(de)廚房設備、家用(yong)電器、裝飾、市政設施、環(huan)境保護等(deng)(deng)一些用(yong)途(tu)中。代替(ti)304和(he)304L鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼制造薄截面(mian)尺(chi)寸的(de)冷(leng)加工(gong)成型(xing)的(de)設備構件、容器和(he)輸水管線等(deng)(deng)。
