不锈钢的组织、材质控制和新钢种开发

(1) 奥氏体系不锈钢（SUS304、SUS301和SUS304JI）
　　SUS304具有耐蚀性、耐热性和加工性俱优的特性。由和它对应的Fe－Cr－8%Ni合金的平衡状态图得知，其初晶为铁素体，但18%Cr的SUS304的凝固状态却采取了称之为FA的模式，即先以铁素体致易脆化，但铁素体则由于对S的固溶度大致发挥了固S的作用，其结果可使奥氏体的结晶粒界得以清净而强化。在不锈钢板的生产工序，一般多采取在连铸时残留部分铁素体而在热轧加热时可固溶化为奥氏体单相的原则调整成分。
　　SUS309的钢板在冷轧后实施固溶化热处理以形成奥氏体单相组织下使用。但SUS304因含有0.05%的C，因此在由奥氏体单相温度区缓冷时将有Cr23C6等含Cr碳化物在晶界析出，使晶界附近的组织中Cr不足而产生粒界腐蚀现象，亦即产生敏感化，从而在使用SUS304时应注意参考敏感化曲线（TTS曲线）进行加热，以防止出现意外损坏。还可在必要时改用SUS304粒界腐蚀阻抗强化的钢种，如减少C的SUS304L和增加Mo的SUS316等钢种。
　　SUS304的机械性能亦优，特别是延伸性和加工硬化指数n值大，致外延加工性优。SUS304和SUS301被称为冷稳定奥氏体不锈钢，加工时则产生奥氏体变态为马氏体的加工诱发变态，通过电子显微镜观察图象得知，由于伴随加工所施加的应力助长了马氏体变态所需的剪断变形，致使变态的驱动力加大而形成加工诱发马氏体变态的。由于它的形成致使缩颈等局部变形受到抑制而得到高延伸性的变态诱发塑性（TRIP）。
　　(2) 高纯度铁素体系不锈钢（SUS430LX、SUS444等）
　　由于高纯度精炼技术的进步，典型的夹杂元素碳得以大幅下降，使耐蚀性、加工性和焊接性等均得以改善的高纯度铁素体系不锈钢陆续开发成功。
　　高纯度铁素体系不锈钢的特点为：在低（C＋N）化的同时加入Ti或Nb以稳定化，为稳定腐蚀环境而加入合适的Cr，并同时加入必要的Mo或Cu以提高耐蚀性，简述如下：
　　提高耐蚀性
　　孔蚀电位及间隙腐蚀临界电位和Cr、Mo含量的关系重大，高纯度铁素体系不锈钢的耐蚀性基本上靠Cr、Mo含量来保证。但是，由于铁素体系不锈钢和奥氏体系不锈钢相比，其固溶C、N的极限很小致使碳化物、氮化物易在结晶粒界析出而成为耐粒界腐蚀性降低的原因。从而高纯度铁素体系不锈钢不仅要降低C、N含量，还需加入称为稳定化元素的Ti、Nb以确保耐粒界腐蚀性。如21Cr－1Mo钢将（C＋N）抑制在＜0.01%或在0.02%以下时加入0.2%以上的Nb均可保证良好的耐粒界腐蚀性。
　　（b）提高机械性能
　　高纯度铁素体系不锈钢的主要合金成分为Cr加上适量的耐蚀性元素，由于此类合金元素的固溶强化致使它的延伸性比软钢还低。从而为确保其延伸性提高，除将合金元素控制在确保耐蚀性的最低限外，对其它杂质元素应尽量降低以力求高纯度化。经对极低C、N－17Cr钢延伸性有影响的Si、P、Ti的含量试验分析结果得知，当（0.9Si＋8.6P＋2Ti）%由0.8%降低到0.2%时，延伸率则由34%提高到40%以上。由此可知，降低C、N含量有利于稳定化元素Ti的降低，由此，便可对抑制延伸性下降作出贡献。
　　（c）高加工性提高表面质量
　　铁素体系不锈钢成型加工后易产生表面凹凸现象，不仅影响表面美观，且加大了加工后表面研磨工序的工作负荷。一般铁素体系不锈钢高纯度化后则表面凹凸亦加大，其原因为由于高纯度化使板坯的铸造组织粗大化，在热轧过程中易成为表面缺陷形成原因的{100}＜011＞方向粒集中生成（以下简称“群体”），从而在通过高纯度提高加工性的同时必须开发降低表面缺陷的生产技术。从这一观点出发，对开发成功的高加工性铁素体系不锈钢（极低C、N－17Cr－Ti－Mg）的材料设计思路简介如下。

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