在已有的鐵(tie)素體(ti)不銹鋼中，含鉻量在21％～23％的牌號較少。2004年，日本JFE停止生產304奧(ao)氏體(ti)不銹鋼，先后問世的00Cr21CuTi （JFE443CT，以下簡稱 443CT）和00Cr22.5MoNb（JFE445M）等填補了這一空白。研制Cr21～Cr23型等牌號的思路與過去的區別在于在17％～18％Cr量的基礎上提高了鋼中鉻量而不是加入或進一步提高鋼中鉬量來彌補430型等鐵素體不銹鋼耐蝕性的不足并可以達到節約貴重元素鉬的目的。此處主要對00Cr21CuTi （JFE443CT）作一簡述。
眾所周知，430不銹鋼是國際上通用的節鎳經濟型鐵素體不銹鋼。由于此鋼含鉻僅16％～18％，不含鎳又不含鉬，大量用于室內環境中。而在室外的大氣和水環境中此鋼的不銹耐蝕性則尚顯不足，一般多選用含鉬的436、444等牌號。日本JFE公司在一些430型不銹鋼基礎上提高鋼中鉻量約達21％，開發了在室內和室外大氣（除海洋大氣外）和水環境（海水除外）中使用的耐蝕性優良的00Cr21CuTi不銹鋼，以使它在一些用途中代替304不(bu)銹鋼，（18-8型）鉻鎳奧氏體不銹鋼，從而達到節鎳并降低材料成本的目的。
一、化(hua)學成分和純凈度(du)
JFE443CT化學成(cheng)分(fen)標號為00Cr21CuTi，鋼中除含有20％～23％Cr外，還含有少量(liang)（0.4％）的銅(tong)和0.3％的鈦。鋼中C＋N含量(liang)≤0.03％，Mn、Si含量(liang)≤0.20％，S含量(liang)≤0.01％。
對日本進口的冷軋薄帶進行的化(hua)(hua)學成(cheng)分分析表(biao)明，鋼中硫(liu)量均(jun)在約(yue)0.001％，鋼中硫(liu)化(hua)(hua)物、氧化(hua)(hua)物、硅酸鹽等非金(jin)屬夾雜(za)物評級均(jun)為0級，鋼的純凈度較高。
二(er)、耐腐蝕性能(neng)
1. 大氣腐(fu)蝕
國內外在(zai)(zai)實驗室進行的(de)鹽(yan)霧試(shi)驗結(jie)果(guo)見(jian)(jian)圖(tu)(tu)4.38；在(zai)(zai)海岸大氣中進行掛片(pian)試(shi)驗所取得的(de)結(jie)果(guo)見(jian)(jian)圖(tu)(tu)4.39。圖(tu)(tu)4.38（a）的(de)結(jie)果(guo)表明(ming) SUS 304和(he)JFE 443CT均未見(jian)(jian)銹(xiu)(xiu)蝕，而(er)圖(tu)(tu)4.38（b）的(de)結(jie)果(guo)則(ze)指出0Cr17（SUS 430）不銹(xiu)(xiu)鋼試(shi)驗168h，鋼從端部開始生(sheng)銹(xiu)(xiu)，而(er)JFE 443CT和(he)SUS 304鋼經5000h試(shi)驗也均未見(jian)(jian)腐蝕。圖(tu)(tu)4.39的(de)結(jie)果(guo)表明(ming)SUS 430銹(xiu)(xiu)蝕嚴重，SUS 304不銹(xiu)(xiu)鋼也有(you)點(dian)蝕分布在(zai)(zai)整個試(shi)樣表面上(shang)，而(er)JFE443CT幾乎沒(mei)有(you)銹(xiu)(xiu)蝕產生(sheng)。
圖4.38（a）在35℃、5％NaCl溶液中經(jing)240h鹽(yan)(yan)霧試驗(yan)（GB 10125-88）的結果(guo) 、圖4.38（b）鹽(yan)(yan)霧試驗(yan)結果(guo)（JIS 22371法）
2. 晶間腐蝕
表4.24系JFE 443CT和SUS 304的焊(han)管焊(han)后焊(han)縫(feng)的晶間(jian)(jian)腐蝕試驗結果（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和SUS304均未產生(sheng)晶間(jian)(jian)腐蝕。
3. 應力腐蝕
表4.25系在沸騰42％MgCl2中進行試驗的結果（GB4334.8-84法）。試樣為板材冷彎U形樣和板材焊后冷彎U形樣。SUS 304不銹鋼試驗＜14h，U形樣均出現了應力腐蝕斷裂，而JFE 443CT 鋼雖經216h試驗也沒有應力腐蝕斷裂出現。
4. 點蝕(shi)和(he)縫隙腐蝕(shi)
鋼中鉻(ge)、銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)對JFE443CT鋼耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕性的(de)影(ying)響 圖(tu)4.40系(xi)JFE 443CT和(he)SUS 304兩種鋼的(de)試(shi)樣在離海(hai)岸1km處放置(zhi)(zhi)前(qian)和(he)放置(zhi)(zhi)1.5年(nian)后在35℃、3.5％NaCl溶液中測(ce)定(ding)(ding)不(bu)同(tong)鉻(ge)含量(liang)(liang)(liang)以(yi)(yi)及銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)0.4％和(he)不(bu)同(tong)含銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)時(shi)的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)，從(cong)圖(tu)4.40（a）中可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)：在海(hai)洋(yang)(yang)大氣試(shi)驗前(qian)隨(sui)鋼中鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)的(de)提(ti)高，鋼的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)提(ti)高（即耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕性增(zeng)(zeng)加），當(dang)鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)達21％時(shi)，此(ci)鋼的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)可(ke)與SUS304相(xiang)當(dang)，鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)再高，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)還(huan)可(ke)高于(yu)SUS304，含銅(tong)(tong)量(liang)(liang)(liang)0.4％和(he)不(bu)含銅(tong)(tong)無明顯(xian)影(ying)響。而從(cong)圖(tu)4.40（b）中均可(ke)看出(chu)：在海(hai)洋(yang)(yang)大氣中試(shi)驗1.5年(nian)后，測(ce)定(ding)(ding)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)，隨(sui)鋼中鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)增(zeng)(zeng)加，JFE443CT鋼的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)提(ti)高更加顯(xian)著。當(dang)含鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)達21％時(shi)，此(ci)鋼的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)大大高于(yu)SUS304鋼的(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)，而且含0.4％Cu者，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)也遠(yuan)超過不(bu)含銅(tong)(tong)者。顯(xian)然0.4％Cu的(de)作用是有益的(de)。
圖(tu)4.41系采用X-射線(xian)光電子譜儀半定量分析經(jing)(jing)海洋(yang)大(da)氣中(zhong)(zhong)(zhong)放置1.5年(nian)后(hou)試樣表(biao)面鈍(dun)化膜(mo)中(zhong)(zhong)(zhong) 的(de)(de)結果。顯然，經(jing)(jing)海洋(yang)大(da)氣中(zhong)(zhong)(zhong)放置后(hou)，JFE 443CT鋼(gang)(gang)表(biao)面鈍(dun)化膜(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)富(fu)集(ji)是此鋼(gang)(gang)點蝕(shi)電位提高(gao)的(de)(de)原因，而0.4％Cu的(de)(de)加入則(ze)強化了(le)鈍(dun)化膜(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)富(fu)集(ji)度，從而有(you)益于耐(nai)點蝕(shi)性的(de)(de)提高(gao)，但是鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)銅量有(you)一適宜范(fan)圍（見圖(tu)4.42），含(han)銅量低(di)于0.3％或高(gao)于0.6％則(ze)是有(you)害的(de)(de)。因此，在此鋼(gang)(gang)冶(ye)煉時需予以注(zhu)意(yi)。
JFE 443CT鋼（00Cr21CuTi）的耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)和耐(nai)縫隙腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng) 圖4.43～圖4.46系國(guo)內(nei)外耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的一些(xie)(xie)試(shi)驗結(jie)果。從這(zhe)些(xie)(xie)試(shi)驗結(jie)果可(ke)看出(chu)(chu)，在(zai)所有(you)試(shi)驗條件下00Cr21CuTi鋼的耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)與(yu)SUS304鋼相(xiang)當。圖4.45國(guo)內(nei)的結(jie)果還指出(chu)(chu)了目前國(guo)內(nei)市場上宣(xuan)傳(chuan)能(neng)替(ti)代SUS304鋼并大量(liang)生產(chan)和銷售的含1％Ni、4％Ni且低(di)銘且高錳量(liang)的所謂“200系”鋼①，耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)很差(cha)，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低(di)于(yu)410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低(di)于(yu)430（0Cr17）。
JFE所(suo)進行的(de)JFE 443CT耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)試驗結果見圖4.46中，一方面表(biao)明(ming)在相(xiang)同試驗條件下，含0.5％Cu的(de)00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不(bu)含銅者耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性顯(xian)著提(ti)高，但也指出，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的(de)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性要低于(yu)SUS 304，也說(shuo)明(ming)了(le)鎳在不(bu)銹鋼中耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)性能的(de)良好作用。
三、力學性能(neng)和冷(leng)成(cheng)型性
前面(mian)曾述及不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的力(li)學性(xing)(xing)(xing)能，主要是(shi)由鋼(gang)(gang)的組織(zhi)結(jie)構所(suo)(suo)決定的。而力(li)學性(xing)(xing)(xing)能則直接影響著(zhu)鋼(gang)(gang)的冷(leng)成型(xing)性(xing)(xing)(xing)，00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)也不(bu)(bu)(bu)(bu)例外。眾所(suo)(suo)周知，鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的冷(leng)成型(xing)性(xing)(xing)(xing)也是(shi)正確應用不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的難點之一(yi)。由于鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)與304等(deng)鉻鎳(nie)奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)組織(zhi)結(jie)構的差(cha)異(yi)，冷(leng)成型(xing)性(xing)(xing)(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)同，必(bi)須(xu)根據鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的冷(leng)成型(xing)特(te)點來(lai)研究選擇適(shi)宜冷(leng)成型(xing)工藝以取得滿意的結(jie)果。
1. 深沖性(xing)
表4.26中(zhong)(zhong)列入(ru)了(le)00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)室溫力學性(xing)(xing)能和(he)(he)冷(leng)(leng)成型(xing)(xing)參數并與304進(jin)行對比的(de)(de)(de)結(jie)果，可以看出(chu)(chu)，由于(yu)(yu)304鋼(gang)(gang)(gang)在拉伸(shen)變形過程中(zhong)(zhong)有相(xiang)變產生，此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)易于(yu)(yu)加工(gong)硬(ying)(ying)化，故其(qi)強度（σb）值(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)伸(shen)長率均(jun)遠較00Cr21CuTi為高。且Er 值(zhi)(zhi)(zhi)也大(da)。因此(ci)304鉻(ge)鎳(nie)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)非常適(shi)于(yu)(yu)脹(zhang)形（鼓凸(tu)(tu)）冷(leng)(leng)加工(gong)。而00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)冷(leng)(leng)加工(gong)硬(ying)(ying)化傾向(xiang)小，伸(shen)長率也低，Er值(zhi)(zhi)(zhi)小。故此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)不適(shi)于(yu)(yu)單純的(de)(de)(de)脹(zhang)形（鼓凸(tu)(tu)）冷(leng)(leng)成型(xing)(xing)。但是00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)r、LDR值(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)較高，因此(ci)此(ci)鋼(gang)(gang)(gang)非常適(shi)于(yu)(yu)深(shen)(shen)沖(chong)（深(shen)(shen)拉伸(shen)）型(xing)(xing)冷(leng)(leng)加工(gong)而且還(huan)會優于(yu)(yu)304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。表4.27列出(chu)(chu)了(le)國(guo)內的(de)(de)(de)試驗結(jie)果。表4.26中(zhong)(zhong)還(huan)指出(chu)(chu)了(le)00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)CCV值(zhi)(zhi)(zhi)（圓錐杯試驗），二(er)者相(xiang)差(cha)不大(da)。這(zhe)表明00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)仍具(ju)有深(shen)(shen)沖(chong)和(he)(he)脹(zhang)形（鼓凸(tu)(tu)）復合冷(leng)(leng)加工(gong)的(de)(de)(de)可行性(xing)(xing)。
2. 延遲開裂敏感性
不銹(xiu)鋼在進行諸如圓筒型產(chan)品的深沖等冷(leng)成(cheng)型時(shi)，一般(ban)多采用多段冷(leng)加(jia)(jia)工工藝(yi)，因為(wei)若(ruo)一次大變(bian)形量的冷(leng)加(jia)(jia)工后，短時(shi)放置便會出(chu)現人們稱(cheng)之為(wei)延(yan)遲開裂的現象(xiang)。這與不銹(xiu)鋼的冷(leng)加(jia)(jia)工硬(ying)化的敏感性密切相關。
國(guo)內曾對(dui)439、443兩種鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)(he)一(yi)種鉻鎳奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)304以及低(di)(di)鉻低(di)(di)鎳的(de)1％Ni和(he)(he)4％Ni鉻錳(meng)氮鋼(gang)(gang)（國(guo)內稱為(wei)(wei)所謂“200”系不(bu)銹鋼(gang)(gang)）進(jin)行(xing)了冷成型后(hou)的(de)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)開(kai)裂(lie)(lie)敏(min)感(gan)性(xing)試驗。結果(guo)見圖(tu)4.47。從圖(tu)中可知，443和(he)(he)439鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)開(kai)裂(lie)(lie)的(de)敏(min)感(gan)性(xing)很低(di)(di)。由于此試驗條件下深沖(chong)比最高僅為(wei)(wei)1.9，故冷作硬(ying)化敏(min)感(gan)性(xing)較鐵(tie)素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)高的(de)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)并未顯(xian)示(shi)(shi)其對(dui)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)開(kai)裂(lie)(lie)敏(min)感(gan)。但低(di)(di)鉻、低(di)(di)鎳的(de)鉻錳(meng)氮鋼(gang)(gang)（1％Ni和(he)(he)4％Ni）則顯(xian)示(shi)(shi)出對(dui)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)斷裂(lie)(lie)的(de)高度敏(min)感(gan)性(xing)，深沖(chong)比僅1.5和(he)(he)1.7,4％Ni和(he)(he)1％Ni鋼(gang)(gang)便(bian)分(fen)別出現了延(yan)(yan)遲(chi)(chi)開(kai)裂(lie)(lie)。
圖(tu)4.47 443、439和(he)304以及(ji)1％Ni、4％Ni鋼(gang)(gang)延(yan)遲(chi)斷(duan)裂(lie)(lie)敏感(gan)(gan)性(xing) ，圖(tu)4.48則系一種產品分8段進行深沖(chong)加(jia)(jia)工(gong)，深沖(chong)比達(da)5～6高應變(bian)條件(jian)下的(de)試驗結果。可以看出JFE443CT鋼(gang)(gang)并未出現延(yan)遲(chi)開(kai)(kai)裂(lie)(lie)而(er)SUS 304不銹鋼(gang)(gang)在第(di)7段冷加(jia)(jia)工(gong)后(hou)便出現了開(kai)(kai)裂(lie)(lie)。說明(ming)了SUS 304鋼(gang)(gang)的(de)延(yan)遲(chi)斷(duan)裂(lie)(lie)敏感(gan)(gan)性(xing)要(yao)高于JFE 443CT鋼(gang)(gang)，一般認為奧氏體不銹鋼(gang)(gang)延(yan)遲(chi)開(kai)(kai)裂(lie)(lie)敏感(gan)(gan)性(xing)高的(de)原(yuan)因與冷加(jia)(jia)工(gong)大變(bian)形區(qu)域的(de)延(yan)伸還(huan)存在二(er)次硬化和(he)二(er)次加(jia)(jia)工(gong)脆(cui)化有(you)關。
3. 抗(kang)皺(zhou)性
鐵素體不(bu)銹鋼采(cai)用前述的(de)(de)化學成分和(he)生產工藝相(xiang)結合的(de)(de)生產措施(shi)，JFE 443CT鋼的(de)(de)抗皺(zhou)性可(ke)以達到與SUS304不(bu)銹鋼相(xiang)當的(de)(de)水平。圖4.49系經20％拉伸(shen)后(hou)所(suo)測得的(de)(de)JFE 443CT和(he)SUS 304的(de)(de)表面起皺(zhou)情(qing)況的(de)(de)對比(bi)。
四(si)、焊接(jie)性
JFE 443CT鋼焊接(jie)性優良，可采用焊接(jie)不銹鋼通(tong)用的方法進(jin)行(xing)焊接(jie)。試驗表明，由于此鋼碳(tan)、氮(dan)量(liang)很低且(qie)又加鈦穩定化，焊后并(bing)無晶間腐(fu)蝕(shi)的敏感(gan)性。而(er)且(qie)焊接(jie)部位也具有與母材基本(ben)相同的力學性能和耐腐(fu)蝕(shi)性能。
當JFE 443CT需(xu)與18-8型304不銹(xiu)鋼進行對接焊(han)(han)時，需(xu)采用超低碳型的304L焊(han)(han)絲，為防止焊(han)(han)接部位敏化(hua)，焊(han)(han)接需(xu)使(shi)用308L和(he)309L焊(han)(han)絲。
焊接JFE 443CT時的注(zhu)意事項與焊接其他超低碳并(bing)含穩定化元素(su)的其他現代(dai)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼相同(tong)。
五、應(ying)用(yong)
JFE 443CT不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)可(ke)用于(yu)室(shi)內和(he)室(shi)外(wai)耐(nai)大(da)氣(qi)（除海(hai)洋大(da)氣(qi)外(wai)）和(he)耐(nai)水環(huan)境（除海(hai)水外(wai)）的腐(fu)蝕，特(te)別是430、439等(deng)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的不(bu)銹(xiu)耐(nai)蝕性尚顯不(bu)足(zu)的廚房設(she)備(bei)、家(jia)用電器(qi)、裝飾、市政設(she)施、環(huan)境保護等(deng)一些用途中(zhong)。代替(ti)304和(he)304L鉻鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)制造薄截面(mian)尺寸的冷加工成型的設(she)備(bei)構(gou)件、容器(qi)和(he)輸水管線等(deng)。
