不銹鋼從化學(xué)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(lèi)。其中奧氏體型、鐵素體型以及馬氏體型不銹鋼正如第1章敘述的是1912~1914年由歐洲或美國(guó)發(fā)明的。不過(guò)，雙相不銹鋼是為了克服奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的弱點(diǎn)于20世紀(jì)30年代在歐洲開(kāi)發(fā)的。另一方面，沉淀硬化不銹鋼作為高強(qiáng)度不銹鋼于20世紀(jì)40年代在美國(guó)被開(kāi)發(fā)的。奧氏體、鐵素體以及馬氏體不銹鋼，正如2.3節(jié)敘述的，在1959年JIS(日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格）制定時(shí)其中的一部分鋼種被列人日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(biāo)準(zhǔn)的。


  在日本生產(chǎn)的不銹鋼種，開(kāi)始主要是以美國(guó)的AISI(美國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼種為中心，其多數(shù)被列入JIS中。從20世紀(jì)60年代起隨著對(duì)各種性質(zhì)要求的提高以及用途的擴(kuò)大，歐美鋼種的改良或獨(dú)自鋼種的開(kāi)發(fā)被蓬勃開(kāi)展。其結(jié)果是現(xiàn)在大約有80種鋼被列入日本標(biāo)準(zhǔn)。


  這些不銹鋼的鋼種從成分上被分類(lèi)為 Fe-Cr系和 Fe-Cr-Ni系，并根據(jù)合金成分按鋼種性質(zhì)繪制了分類(lèi)系統(tǒng)圖，見(jiàn)附圖1及附圖2。附圖1列出了馬氏體和鐵素體不銹鋼；附圖2列出了奧氏體和雙相不銹鋼。另外，記號(hào)中含有J文字的鋼的大部分是日本獨(dú)自改良或開(kāi)發(fā)的鋼種，約占全部鋼種的1/3。


  附圖1所示的Fe-Cr系是以410鋼（13Cr)為綱，大致以鉻含量為13%和大于13%來(lái)分開(kāi)。馬氏體不銹鋼大多為13%Cr,并添加0.5%以下的其他元素以改善其形成性、耐蝕性、切削性、硬度等。13Cr鋼因?yàn)橛捕雀撸蚨牧嫉那邢麂摲N被大量開(kāi)發(fā)，同時(shí)也被列人JIS.將鉻含量增加至16%~17%的鋼系是以大量添加碳提高硬度、耐磨性的鋼種為主體，為提高韌性而添加鎳的431鋼（16Cr-2Ni);更進(jìn)一步加以改善的鋼種有沉淀硬化型不銹鋼－630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。


附圖1.jpg


  另外，對(duì)鐵素體不銹鋼系列的馬氏體不銹鋼，如13Cr,其焊接性、耐蝕性、加工性的改善，可通過(guò)添加鋁或降低碳含量使鐵素體組織的焊接性和加工性得以提高。對(duì)于17Cr鋼，在430鋼（17Cr-0.06C)的基礎(chǔ)上根據(jù)目的不同開(kāi)發(fā)了許多鋼種，特別是通過(guò)降低碳、氮含量大量開(kāi)發(fā)了提高加工性、焊接性以及通過(guò)添加鉬提高耐腐蝕性的鋼種，使鐵素體不銹鋼的用途得以擴(kuò)大。作為大幅度提高耐腐蝕性的鋼種有含22%~30%Cr、1%~4%Mo的鋼種，其中4種已被列入日本標(biāo)準(zhǔn)（JIS).


  附圖2的Fe-Cr-Ni系不銹鋼大部分是由奧氏體不銹鋼組成。本來(lái)奧氏體系列的基本鋼是302鋼（18Cr-8Ni-0.1C),但是大多數(shù)的鋼種都是由將碳含量降低到0.08%以下的304鋼發(fā)展開(kāi)來(lái)的。奧氏體系列鋼種的開(kāi)發(fā)初期是通過(guò)降低碳含量、添加鈦、鈮來(lái)達(dá)到改善耐晶間腐蝕的目的。為了進(jìn)一步提高對(duì)非氧化性酸的耐腐蝕性，在上述鋼中添加了Mo或Mo和Cu復(fù)合。這已經(jīng)在第1章敘述了，這些鋼也適用于現(xiàn)在的鋼種。從20世紀(jì)60年代后期起，為了提高形成性而添加銅的鋼種，以及為了進(jìn)一步提高強(qiáng)度而添加0.1%以上氮的鋼種被大量開(kāi)發(fā)，此后也都被JIS所認(rèn)定。此外，為了提高耐腐蝕性人們對(duì)奧氏體系列中的鋼種進(jìn)行了大量的改良工作，像研發(fā)了通過(guò)添加Si和Cu使耐應(yīng)力腐蝕性提高的許多鋼種（315J1,315J2);像開(kāi)發(fā)了通過(guò)添加Mo和N使耐點(diǎn)腐蝕性提高的許多鋼種，同時(shí)也被JIS所認(rèn)定。另外，通過(guò)大量添加鉬、增大鉻含量、添加氮開(kāi)發(fā)了耐腐蝕性接近鎳基合金（Ni-Cr-Mo)的鋼種，其中的一部分已被JIS(836L)認(rèn)定。除此之外，還開(kāi)發(fā)了一些改善加工硬化、耐氧化性、切削性的鋼種，其中有從301鋼（17C-7Ni)發(fā)展過(guò)來(lái)的631鋼（17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬化型不銹鋼。


附圖 2.jpg


 另外，雙相不銹鋼在成分上與奧氏體鋼相比Cr/Ni比較大，作為奧氏體相和鐵素體相的兩相組織的不銹鋼，除了耐晶間腐蝕外，高強(qiáng)度、出色的耐應(yīng)力腐蝕性是其一大特點(diǎn)。雖然被列入JIS的雙相不銹鋼只有4種，但近幾年其用途不斷在擴(kuò)大。