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(ti)不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(ben)生產的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong),開(kai)始(shi)主要是以(yi)美國(guo)的(de)(de)AISI(美國(guo)鋼(gang)(gang)鐵協會)標(biao)(biao)準規定(ding)的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)為中心(xin),其(qi)多(duo)數被(bei)列入JIS中。從20世紀60年代起隨著對各種(zhong)(zhong)性質要求的(de)(de)提高以(yi)及(ji)用途的(de)(de)擴大,歐美鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)改良或獨自鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)開(kai)發被(bei)蓬勃開(kai)展。其(qi)結(jie)果是現在大約(yue)有80種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)被(bei)列入日本(ben)標(biao)(biao)準。
這些(xie)不銹(xiu)鋼的(de)鋼種(zhong)從成(cheng)分(fen)(fen)上被分(fen)(fen)類(lei)為 Fe-Cr系和 Fe-Cr-Ni系,并根據合金成(cheng)分(fen)(fen)按鋼種(zhong)性質繪(hui)制了分(fen)(fen)類(lei)系統(tong)圖(tu),見附圖(tu)1及附圖(tu)2。附圖(tu)1列出了馬氏體(ti)和鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼;附圖(tu)2列出了奧氏體(ti)和雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼。另外,記(ji)號(hao)中(zhong)含有(you)J文字(zi)的(de)鋼的(de)大部分(fen)(fen)是(shi)日本獨自改(gai)良或開發的(de)鋼種(zhong),約占全部鋼種(zhong)的(de)1/3。
附圖(tu)1所示的Fe-Cr系(xi)是以(yi)(yi)(yi)410鋼(gang)(gang)(13Cr)為(wei)(wei)綱,大(da)致以(yi)(yi)(yi)鉻含量為(wei)(wei)13%和大(da)于13%來分開。馬氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)大(da)多為(wei)(wei)13%Cr,并添加(jia)(jia)(jia)0.5%以(yi)(yi)(yi)下的其他元素(su)以(yi)(yi)(yi)改善其形成(cheng)性、耐蝕性、切(qie)削(xue)(xue)性、硬(ying)度等。13Cr鋼(gang)(gang)因為(wei)(wei)硬(ying)度高,因而改良的切(qie)削(xue)(xue)鋼(gang)(gang)種被(bei)大(da)量開發(fa),同時(shi)也被(bei)列人JIS.將(jiang)鉻含量增加(jia)(jia)(jia)至16%~17%的鋼(gang)(gang)系(xi)是以(yi)(yi)(yi)大(da)量添加(jia)(jia)(jia)碳提高硬(ying)度、耐磨(mo)性的鋼(gang)(gang)種為(wei)(wei)主體(ti),為(wei)(wei)提高韌性而添加(jia)(jia)(jia)鎳的431鋼(gang)(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加(jia)(jia)(jia)以(yi)(yi)(yi)改善的鋼(gang)(gang)種有沉淀硬(ying)化型不銹鋼(gang)(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。
另(ling)外,對鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)系(xi)列(lie)的馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),如13Cr,其(qi)焊接性、耐(nai)(nai)蝕(shi)性、加(jia)工(gong)性的改善(shan),可通(tong)過(guo)添(tian)加(jia)鋁或降低碳含(han)量使鐵素體(ti)組織(zhi)的焊接性和加(jia)工(gong)性得以(yi)提(ti)高(gao)(gao)。對于17Cr鋼(gang)(gang),在430鋼(gang)(gang)(17Cr-0.06C)的基礎(chu)上根據目的不(bu)(bu)同開(kai)(kai)發(fa)了許多(duo)鋼(gang)(gang)種(zhong),特別是通(tong)過(guo)降低碳、氮含(han)量大量開(kai)(kai)發(fa)了提(ti)高(gao)(gao)加(jia)工(gong)性、焊接性以(yi)及通(tong)過(guo)添(tian)加(jia)鉬提(ti)高(gao)(gao)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性的鋼(gang)(gang)種(zhong),使鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的用(yong)途(tu)得以(yi)擴大。作為大幅度(du)提(ti)高(gao)(gao)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性的鋼(gang)(gang)種(zhong)有含(han)22%~30%Cr、1%~4%Mo的鋼(gang)(gang)種(zhong),其(qi)中(zhong)4種(zhong)已(yi)被列(lie)入日本標準(zhun)(JIS).
附圖(tu)2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)大部分是由奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)組成(cheng)。本來奧(ao)氏體系列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是302鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但是大多數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)都是由將碳含量(liang)(liang)降(jiang)低(di)到0.08%以下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)(fa)展開(kai)來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。奧(ao)氏體系列鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)初期(qi)是通(tong)(tong)過降(jiang)低(di)碳含量(liang)(liang)、添(tian)加鈦、鈮來達(da)到改善耐晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。為(wei)(wei)了(le)(le)(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高對非氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing),在上述(shu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中添(tian)加了(le)(le)(le)Mo或Mo和(he)(he)Cu復合。這已經(jing)在第(di)1章敘述(shu)了(le)(le)(le),這些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)也適(shi)用于現在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)。從20世(shi)紀60年代后期(qi)起(qi),為(wei)(wei)了(le)(le)(le)提(ti)高形成(cheng)性(xing)(xing)(xing)(xing)而添(tian)加銅(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),以及為(wei)(wei)了(le)(le)(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高強度(du)而添(tian)加0.1%以上氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)被大量(liang)(liang)開(kai)發(fa)(fa),此(ci)后也都被JIS所(suo)認定(ding)。此(ci)外(wai),為(wei)(wei)了(le)(le)(le)提(ti)高耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)人(ren)們對奧(ao)氏體系列中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)進(jin)行了(le)(le)(le)大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改良工作,像研發(fa)(fa)了(le)(le)(le)通(tong)(tong)過添(tian)加Si和(he)(he)Cu使(shi)耐應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(315J1,315J2);像開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)(le)通(tong)(tong)過添(tian)加Mo和(he)(he)N使(shi)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),同時也被JIS所(suo)認定(ding)。另外(wai),通(tong)(tong)過大量(liang)(liang)添(tian)加鉬、增大鉻含量(liang)(liang)、添(tian)加氮(dan)開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)(le)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)接近(jin)鎳(nie)基(ji)合金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),其中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)部分已被JIS(836L)認定(ding)。除此(ci)之外(wai),還開(kai)發(fa)(fa)了(le)(le)(le)一(yi)些改善加工硬(ying)化(hua)(hua)、耐氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)、切削(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong),其中有從301鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)(fa)展過來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等(deng)沉淀硬(ying)化(hua)(hua)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
另外,雙相(xiang)不(bu)銹鋼在(zai)成分上與奧(ao)氏體鋼相(xiang)比Cr/Ni比較(jiao)大(da),作為奧(ao)氏體相(xiang)和鐵(tie)素體相(xiang)的(de)兩相(xiang)組織(zhi)的(de)不(bu)銹鋼,除了耐(nai)晶間腐蝕外,高強度(du)、出(chu)色的(de)耐(nai)應力腐蝕性是其一大(da)特點(dian)。雖然被列(lie)入(ru)JIS的(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼只有4種,但近幾年其用途不(bu)斷在(zai)擴大(da)。