如前所述,歐美發明現在概念上的不銹鋼并用于工業制造是始于1912~1914年。日本于1915年前后就從歐美的文獻上已經對不銹鋼有所了解,橫須賀海軍工廠造機部曾經對不銹鋼的排出閥門用材料進行過試制試驗。可是,日本真正致力于研究、制造不銹鋼的部分是吳海軍工廠的制鋼部,該工廠以大型特殊鋼制品的制造為主,一直努力提高兵器用鋼的性能和研究開發新材料。該部于1916年研制用于潛水艇炮身、炮架的材料,利用坩堝著手制造13Cr鋼,從1918年開始轉而使用埃魯電弧爐進行生產,主要用于潛水艇10cm炮的旋轉盤(艦載炮的底盤)。當時該部的不銹鋼鋼種的名稱和規格成分如表2.1所示,該表中鋼種的記號EB是取自 Ever Bright Steel的開頭字母。
由(you)于(yu)當時作(zuo)為(wei)原(yuan)料的(de)(de)(de)鉻(ge)鐵(tie)中(zhong)碳的(de)(de)(de)含量(liang)為(wei)8%~5%,偏高,而且進口的(de)(de)(de)金屬鉻(ge)過于(yu)昂貴(gui),所以(yi)吳(wu)海軍工廠獨自(zi)使(shi)用(yong)含有5%C的(de)(de)(de)鉻(ge)鐵(tie),利用(yong)轉爐(lu)把(ba)碳的(de)(de)(de)含量(liang)降到0.3%,然(ran)后轉而利用(yong)電(dian)弧爐(lu)進行精煉(lian)來(lai)(lai)調(diao)整成分(fen)(fen),開(kai)發出(chu)了轉爐(lu)-電(dian)弧爐(lu)一體的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制(zhi)造(zao)(zao)法,由(you)此(ci)(ci)可以(yi)制(zhi)造(zao)(zao)出(chu)如表2.2所示(shi)成分(fen)(fen)的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(1919年)。表2.2中(zhong)也(ye)列出(chu)1913年Brearley 制(zhi)造(zao)(zao)13Cr鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)成分(fen)(fen),兩者除了鉻(ge)的(de)(de)(de)含量(liang)有約(yue)1%的(de)(de)(de)差異(yi)外(wai),其余幾乎完全相(xiang)同。1920年首次制(zhi)造(zao)(zao)出(chu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(13Cr鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)渦輪葉(xie)(xie)片(pian),1925年試制(zhi)了18Cr-8Ni不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)旋轉盤。當時制(zhi)作(zuo)船舶用(yong)渦輪葉(xie)(xie)片(pian)時,主要(yao)使(shi)用(yong)磷青銅,但是在美國用(yong)磷青銅制(zhi)造(zao)(zao)的(de)(de)(de)葉(xie)(xie)片(pian)由(you)于(yu)振動疲勞(lao)會發生折損(sun)事(shi)故,于(yu)是人們(men)(men)以(yi)此(ci)(ci)為(wei)契機開(kai)始研究不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)作(zuo)為(wei)替代。與18Cr-8Ni進行比較(jiao),人們(men)(men)決定(ding)采用(yong)振動疲勞(lao)限(xian)較(jiao)高的(de)(de)(de)13Cr鋼(gang)(gang)。因此(ci)(ci),日本海軍也(ye)模仿他(ta)們(men)(men)于(yu)1929年決定(ding)用(yong)13Cr鋼(gang)(gang)來(lai)(lai)進行制(zhi)造(zao)(zao)。
在(zai)民間(jian),1918年(nian)八(ba)(ba)幡制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)鐵所(suo)的(de)(de)(de)兒玉晉匡工(gong)程(cheng)師對英國(guo)(guo)的(de)(de)(de)13Cr不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)進行了(le)分(fen)(fen)析,1920年(nian)該所(suo)試制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)了(le)13Cr不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),1923年(nian)由日(ri)本(ben)(ben)特(te)殊鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)了(le)渦輪葉片用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等(deng)等(deng),以13Cr不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)為(wei)中心進行了(le)一系列不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)研究、制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)活動。到(dao)大(da)(da)正末年(nian)(1926年(nian))為(wei)止(zhi),有關(guan)(guan)13Cr不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)研究、制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)基本(ben)(ben)維持在(zai)日(ri)本(ben)(ben)國(guo)(guo)產(chan)水平。另(ling)一方(fang)面,關(guan)(guan)于奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),1928年(nian)德國(guo)(guo)Krupp公司(si)把V2A用(yong)(yong)于軍用(yong)(yong)。王子(zi)火藥(yao)廠(chang)利(li)用(yong)(yong)進口(kou)的(de)(de)(de)18Cr-8Ni 鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)生產(chan)硝酸的(de)(de)(de)設備等(deng)等(deng),主要(yao)使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)都是(shi)進口(kou)品,不(bu)(bu)(bu)過1927年(nian)左右(you)八(ba)(ba)幡制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)鐵所(suo)也(ye)(ye)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)了(le)18Cr-8Ni不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)厚板,另(ling)外其他幾家公司(si)也(ye)(ye)能夠制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)(zao)18Cr-8Ni不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。1931年(nian)作(zuo)為(wei)朝日(ri)新聞社創立(li)50周年(nian)紀(ji)念工(gong)程(cheng),在(zai)大(da)(da)阪中之島建設10層的(de)(de)(de)朝日(ri)會館大(da)(da)廈(sha)(圖2.1)時(shi),1~3層的(de)(de)(de)外側壁面、窗框(kuang)、裝飾窗、大(da)(da)門(men)周圍(wei)及其他部(bu)分(fen)(fen)使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)都是(shi)日(ri)本(ben)(ben)國(guo)(guo)產(chan)18Cr-8Ni不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)板,這就是(shi)當時(shi)民間(jian)使用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)例子(zi)。在(zai)川那邊制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)所(suo)和日(ri)本(ben)(ben)特(te)殊鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)熔煉,在(zai)川崎(qi)造(zao)(zao)船所(suo)(現川崎(qi)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)鐵)軋成厚3mm、寬(kuan)1m的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)板,這就是(shi)大(da)(da)廈(sha)的(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)(fen)材料,雖然只是(shi)一部(bu)分(fen)(fen),但卻是(shi)日(ri)本(ben)(ben)第一次利(li)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)進行的(de)(de)(de)大(da)(da)廈(sha)外部(bu)裝潢。到(dao)1932年(nian)日(ri)本(ben)(ben)國(guo)(guo)內也(ye)(ye)可以生產(chan)工(gong)業低(di)碳鉻鐵,不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)產(chan)量隨之增加(jia),軍隊及民間(jian)的(de)(de)(de)需求擴大(da)(da)起來。
1931年(nian)(nian)創立了(le)專(zhuan)門經(jing)營不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)日本金屬工(gong)業,1934年(nian)(nian)該公司制(zhi)(zhi)造的(de)(de)18Cr-8Ni不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼板(ban)用(yong)于陸(lu)軍(jun)王子(zi)火藥廠的(de)(de)硝(xiao)酸生產(chan)(chan)設備(bei)。另(ling)外,制(zhi)(zhi)造特殊鋼、輕合金的(de)(de)日本火工(gong)(以后的(de)(de)日本冶金工(gong)業)也從(cong)(cong)1936年(nian)(nian)開始(shi)著手制(zhi)(zhi)造18Cr-8Ni不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。當時,肥(fei)料工(gong)業的(de)(de)硝(xiao)酸、硫(liu)酸設備(bei)、紙漿工(gong)業的(de)(de)亞硫(liu)酸裝置(zhi)等民間(jian)生產(chan)(chan)裝置(zhi),對18Cr-8Ni不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼也有(you)所需求。此外,當時作為不(bu)(bu)生銹(xiu)(xiu)(xiu)金屬而被使用(yong)的(de)(de)銅、黃銅,由于國際收支方面的(de)(de)原因受到進口(kou)限(xian)制(zhi)(zhi),作為其代用(yong)品,1934年(nian)(nian),創立的(de)(de)日本不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼開始(shi)著手制(zhi)(zhi)造低(di)廉的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,即低(di)C-13Cr不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。而且樋口(kou)喜六利(li)用(yong)之前(qian)開發的(de)(de)低(di)碳鉻鐵制(zhi)(zhi)造法(鉻硅(gui)化物法),成(cheng)功地從(cong)(cong)鉻礦石(shi)中直接(jie)制(zhi)(zhi)造出C-13Cr不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。
戰爭期間,不銹鋼主要用于飛機用耐熱鋼等方面,專門面向軍用生產,產量也有所增加,從1936年的1864噸增加到1941年的8453噸,到戰爭結束前的1944年增至15781噸,可是,進入戰時體制后,鎳的獲得變得十分困難,以至于1941年6月發出了鎳禁止令。因此,軍隊和民間都盛行于開發無鎳奧氏體不銹鋼,以先行的德國Cr-Mn系和Cr-Mn-N系不銹鋼為首,開發了Mn-Cr-V鋼和Mn-Cr-V-N鋼。在戰爭期間,海軍命令特殊鋼制造公司報告的研究內容(145項)中,關于不銹鋼的有以下9項,其中有許多題目是關于Cr系不銹鋼的。
1. 13Cr不銹鋼的研究(jiu)-添(tian)加N2來改善材料質量(liang) (日立(li)制作所(suo))
2. 高強度磁性接線-用于潛水(shui)艇發動(dong)機轉子(住友電(dian)工(gong))
3. 不銹(xiu)鋼發條鋼線-用于潛水(shui)艇機槍(qiang)發條(住(zhu)友電工(gong))
4. 不(bu)銹鋼焊條(日本不(bu)銹鋼)
5. 改善高鉻(ge)鋼(gang)的沖擊值(zhi)(日本不銹(xiu)鋼(gang))
6. 18Cr鑄鋼的(de)耐(nai)海水性-用于魚雷(日本不(bu)銹鋼)
7. 耐鹽酸(suan)合金(日本電解制鐵所)
8. 高Cr不銹鋼板的電解酸洗(日本金屬工業)
9. 利用電弧爐生產低(di)碳不銹(xiu)鋼(日本金屬工業)