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(ri)本生產的不銹鋼(gang)種,開(kai)始主(zhu)要(yao)是以美(mei)國的AISI(美(mei)國鋼(gang)鐵(tie)協會)標準(zhun)規定的鋼(gang)種為中心,其多數(shu)被列入JIS中。從20世紀60年代起(qi)隨著(zhu)對各種性質要(yao)求的提高以及用途的擴大(da),歐美(mei)鋼(gang)種的改良或獨自鋼(gang)種的開(kai)發被蓬勃(bo)開(kai)展。其結果是現在大(da)約有80種鋼(gang)被列入日(ri)本標準(zhun)。
這些不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的鋼(gang)(gang)種(zhong)從成(cheng)分上被(bei)分類為(wei) Fe-Cr系和 Fe-Cr-Ni系,并根據合金成(cheng)分按鋼(gang)(gang)種(zhong)性質繪(hui)制了(le)分類系統圖,見(jian)附(fu)圖1及(ji)附(fu)圖2。附(fu)圖1列(lie)(lie)出了(le)馬氏體(ti)和鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang);附(fu)圖2列(lie)(lie)出了(le)奧(ao)氏體(ti)和雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。另外(wai),記號(hao)中含有J文字的鋼(gang)(gang)的大(da)部(bu)分是日本獨自改良(liang)或開發的鋼(gang)(gang)種(zhong),約(yue)占全部(bu)鋼(gang)(gang)種(zhong)的1/3。
附圖(tu)1所示的(de)Fe-Cr系是以(yi)(yi)410鋼(gang)(13Cr)為(wei)(wei)綱(gang),大(da)(da)致以(yi)(yi)鉻(ge)含量(liang)為(wei)(wei)13%和(he)大(da)(da)于13%來分開(kai)(kai)。馬氏(shi)體不銹鋼(gang)大(da)(da)多為(wei)(wei)13%Cr,并添(tian)加0.5%以(yi)(yi)下的(de)其(qi)他(ta)元素以(yi)(yi)改善其(qi)形成(cheng)性(xing)、耐蝕性(xing)、切削(xue)性(xing)、硬(ying)(ying)度等。13Cr鋼(gang)因為(wei)(wei)硬(ying)(ying)度高,因而改良(liang)的(de)切削(xue)鋼(gang)種(zhong)被大(da)(da)量(liang)開(kai)(kai)發,同(tong)時(shi)也被列人JIS.將鉻(ge)含量(liang)增加至16%~17%的(de)鋼(gang)系是以(yi)(yi)大(da)(da)量(liang)添(tian)加碳提高硬(ying)(ying)度、耐磨性(xing)的(de)鋼(gang)種(zhong)為(wei)(wei)主體,為(wei)(wei)提高韌(ren)性(xing)而添(tian)加鎳的(de)431鋼(gang)(16Cr-2Ni);更進一步加以(yi)(yi)改善的(de)鋼(gang)種(zhong)有沉淀硬(ying)(ying)化型不銹鋼(gang)-630(16Cr-4Ni-4Cu-Nb)。
另外,對(dui)鐵素(su)體不銹鋼(gang)系列的(de)(de)馬氏體不銹鋼(gang),如13Cr,其焊接性(xing)(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)(xing)、加工性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)改善(shan),可通過添(tian)加鋁或降(jiang)低碳含量(liang)使鐵素(su)體組織的(de)(de)焊接性(xing)(xing)(xing)和加工性(xing)(xing)(xing)得以(yi)提高。對(dui)于17Cr鋼(gang),在430鋼(gang)(17Cr-0.06C)的(de)(de)基礎上根據目的(de)(de)不同(tong)開(kai)發(fa)了(le)許(xu)多鋼(gang)種,特別是通過降(jiang)低碳、氮含量(liang)大量(liang)開(kai)發(fa)了(le)提高加工性(xing)(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)(xing)以(yi)及通過添(tian)加鉬提高耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)鋼(gang)種,使鐵素(su)體不銹鋼(gang)的(de)(de)用途得以(yi)擴大。作為大幅(fu)度提高耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)鋼(gang)種有含22%~30%Cr、1%~4%Mo的(de)(de)鋼(gang)種,其中4種已被列入日本標準(JIS).
附圖2的(de)(de)(de)Fe-Cr-Ni系不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)大部(bu)分(fen)是(shi)(shi)由(you)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)組成。本(ben)來(lai)(lai)奧(ao)氏(shi)體系列(lie)(lie)的(de)(de)(de)基本(ben)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)302鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(18Cr-8Ni-0.1C),但(dan)是(shi)(shi)大多數的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)都是(shi)(shi)由(you)將碳(tan)含(han)量(liang)降低(di)到0.08%以(yi)下的(de)(de)(de)304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)發(fa)展開(kai)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)。奧(ao)氏(shi)體系列(lie)(lie)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)開(kai)發(fa)初期(qi)是(shi)(shi)通過降低(di)碳(tan)含(han)量(liang)、添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)鈦、鈮來(lai)(lai)達到改善(shan)耐晶間腐(fu)蝕的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。為了(le)(le)進一步(bu)提(ti)高對非(fei)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)酸(suan)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing),在(zai)上(shang)(shang)述鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)了(le)(le)Mo或Mo和Cu復合。這已經在(zai)第(di)1章敘(xu)述了(le)(le),這些鋼(gang)(gang)(gang)(gang)也(ye)(ye)(ye)適用于現在(zai)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。從(cong)20世紀60年代(dai)后期(qi)起,為了(le)(le)提(ti)高形成性(xing)(xing)(xing)(xing)而添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)銅的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),以(yi)及為了(le)(le)進一步(bu)提(ti)高強度而添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)0.1%以(yi)上(shang)(shang)氮(dan)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)被大量(liang)開(kai)發(fa),此(ci)后也(ye)(ye)(ye)都被JIS所(suo)認(ren)定。此(ci)外,為了(le)(le)提(ti)高耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)人們對奧(ao)氏(shi)體系列(lie)(lie)中(zhong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進行了(le)(le)大量(liang)的(de)(de)(de)改良工作(zuo),像研發(fa)了(le)(le)通過添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)Si和Cu使耐應力腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(315J1,315J2);像開(kai)發(fa)了(le)(le)通過添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)Mo和N使耐點腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)提(ti)高的(de)(de)(de)許多鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),同時也(ye)(ye)(ye)被JIS所(suo)認(ren)定。另(ling)外,通過大量(liang)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)鉬、增大鉻含(han)量(liang)、添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)氮(dan)開(kai)發(fa)了(le)(le)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)接近鎳基合金(Ni-Cr-Mo)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),其中(zhong)的(de)(de)(de)一部(bu)分(fen)已被JIS(836L)認(ren)定。除此(ci)之外,還開(kai)發(fa)了(le)(le)一些改善(shan)加(jia)(jia)工硬(ying)(ying)化(hua)、耐氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)、切削性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),其中(zhong)有從(cong)301鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(17C-7Ni)發(fa)展過來(lai)(lai)的(de)(de)(de)631鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(17Cr-7Ni-1A1)等沉淀硬(ying)(ying)化(hua)型不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。
另(ling)外,雙相(xiang)(xiang)不銹鋼在成(cheng)分上(shang)與奧氏體鋼相(xiang)(xiang)比Cr/Ni比較大,作為(wei)奧氏體相(xiang)(xiang)和鐵素(su)體相(xiang)(xiang)的(de)兩相(xiang)(xiang)組織的(de)不銹鋼,除了耐晶間(jian)腐蝕(shi)外,高強(qiang)度、出色的(de)耐應力腐蝕(shi)性是其一(yi)大特點。雖然被列入JIS的(de)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼只有4種,但近(jin)幾(ji)年其用途不斷(duan)在擴大。