在已有的鐵素體不銹鋼中，含鉻量在21％～23％的牌號較少。2004年，日本JFE停止生產304奧氏體不銹鋼，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不銹(xiu)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、化學成分和純(chun)凈度
JFE443CT化學成分標號(hao)為(wei)00Cr21CuTi，鋼中除含有20％～23％Cr外，還含有少量(liang)（0.4％）的銅和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(ben)進(jin)口的(de)(de)冷軋薄帶進(jin)行的(de)(de)化學成分(fen)分(fen)析表(biao)明，鋼中硫量均(jun)(jun)在約0.001％，鋼中硫化物、氧化物、硅酸鹽等非金屬夾雜(za)物評(ping)級均(jun)(jun)為0級，鋼的(de)(de)純凈度較(jiao)高。
二(er)、耐腐蝕性能
1. 大(da)氣腐(fu)蝕(shi)
國內(nei)外(wai)在(zai)實驗室進行的(de)鹽霧(wu)試(shi)驗結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)見圖4.38；在(zai)海岸(an)大氣(qi)中(zhong)進行掛(gua)片試(shi)驗所取得的(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)見圖4.39。圖4.38（a）的(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)表(biao)(biao)明(ming)(ming) SUS 304和(he)JFE 443CT均(jun)未見銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)，而(er)圖4.38（b）的(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)則指出(chu)0Cr17（SUS 430）不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)試(shi)驗168h，鋼(gang)從端(duan)部開始生(sheng)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)，而(er)JFE 443CT和(he)SUS 304鋼(gang)經(jing)5000h試(shi)驗也均(jun)未見腐(fu)蝕(shi)。圖4.39的(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)(guo)表(biao)(biao)明(ming)(ming)SUS 430銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)嚴重，SUS 304不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)也有(you)點蝕(shi)分布在(zai)整個試(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)上，而(er)JFE443CT幾乎沒有(you)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)產生(sheng)。
圖4.38（a）在35℃、5％NaCl溶液中經240h鹽霧試驗（GB 10125-88）的(de)結果 、圖4.38（b）鹽霧試驗結果（JIS 22371法）
2. 晶間(jian)腐蝕(shi)
表(biao)4.24系JFE 443CT和SUS 304的焊(han)(han)管焊(han)(han)后焊(han)(han)縫的晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗結果(guo)（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和SUS304均未產生晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)。
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(dian)蝕和縫隙腐蝕
鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)、銅(tong)量(liang)(liang)對JFE443CT鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)耐點(dian)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)影(ying)響 圖4.40系JFE 443CT和SUS 304兩種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)試樣在(zai)離(li)海岸1km處放置(zhi)前(qian)和放置(zhi)1.5年(nian)(nian)后在(zai)35℃、3.5％NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)測定不(bu)同鉻(ge)(ge)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)以及銅(tong)量(liang)(liang)0.4％和不(bu)同含(han)(han)(han)銅(tong)量(liang)(liang)時的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位，從(cong)(cong)圖4.40（a）中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以看出(chu)：在(zai)海洋(yang)大(da)氣(qi)試驗前(qian)隨鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)的(de)(de)提高(gao)(gao)，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位提高(gao)(gao)（即(ji)耐點(dian)蝕(shi)性(xing)增加），當鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)達(da)21％時，此鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位可(ke)與(yu)SUS304相當，鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)再(zai)高(gao)(gao)，其點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位還可(ke)高(gao)(gao)于SUS304，含(han)(han)(han)銅(tong)量(liang)(liang)0.4％和不(bu)含(han)(han)(han)銅(tong)無明顯(xian)影(ying)響。而(er)從(cong)(cong)圖4.40（b）中(zhong)(zhong)(zhong)均(jun)可(ke)看出(chu)：在(zai)海洋(yang)大(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)試驗1.5年(nian)(nian)后，測定點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位，隨鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)增加，JFE443CT鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位提高(gao)(gao)更加顯(xian)著。當含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)達(da)21％時，此鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位大(da)大(da)高(gao)(gao)于SUS304鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位，而(er)且含(han)(han)(han)0.4％Cu者(zhe)，其點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位也(ye)遠超過不(bu)含(han)(han)(han)銅(tong)者(zhe)。顯(xian)然0.4％Cu的(de)(de)作用是有益的(de)(de)。
圖4.41系采用X-射線(xian)光電子譜儀(yi)半定量分(fen)析經海洋大氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)放置1.5年后試樣表面鈍化膜中(zhong)(zhong)(zhong) 的(de)(de)結果(guo)。顯(xian)然，經海洋大氣(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)放置后，JFE 443CT鋼(gang)(gang)表面鈍化膜中(zhong)(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)富集是(shi)此(ci)(ci)鋼(gang)(gang)點蝕(shi)(shi)電位提(ti)(ti)高的(de)(de)原因，而0.4％Cu的(de)(de)加(jia)入(ru)則強(qiang)化了鈍化膜中(zhong)(zhong)(zhong)鉻的(de)(de)富集度，從而有(you)(you)益于(yu)耐點蝕(shi)(shi)性的(de)(de)提(ti)(ti)高，但是(shi)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)含銅(tong)量有(you)(you)一適宜范圍（見圖4.42），含銅(tong)量低于(yu)0.3％或(huo)高于(yu)0.6％則是(shi)有(you)(you)害(hai)的(de)(de)。因此(ci)(ci)，在此(ci)(ci)鋼(gang)(gang)冶煉時(shi)需予以注意。
JFE 443CT鋼(gang)（00Cr21CuTi）的(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕和耐縫隙腐蝕性(xing)能(neng) 圖4.43～圖4.46系國內(nei)外耐點(dian)(dian)蝕性(xing)的(de)(de)一(yi)些(xie)試(shi)驗(yan)(yan)結(jie)(jie)果。從(cong)這些(xie)試(shi)驗(yan)(yan)結(jie)(jie)果可看(kan)出，在所有(you)試(shi)驗(yan)(yan)條(tiao)件下00Cr21CuTi鋼(gang)的(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕性(xing)與SUS304鋼(gang)相當。圖4.45國內(nei)的(de)(de)結(jie)(jie)果還指(zhi)出了目前國內(nei)市場上(shang)宣傳能(neng)替代(dai)SUS304鋼(gang)并大量生產和銷(xiao)售的(de)(de)含1％Ni、4％Ni且(qie)低(di)(di)銘且(qie)高錳量的(de)(de)所謂“200系”鋼(gang)①，耐點(dian)(dian)蝕性(xing)能(neng)很差(cha)，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低(di)(di)于(yu)410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低(di)(di)于(yu)430（0Cr17）。
JFE所(suo)進行的(de)JFE 443CT耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕的(de)試驗結果見圖(tu)4.46中(zhong)(zhong)，一方(fang)面表明(ming)在(zai)相同試驗條件下，含(han)0.5％Cu的(de)00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不含(han)銅者耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕性(xing)顯著提高，但也(ye)指出(chu)，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的(de)耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕性(xing)要低于(yu)SUS 304，也(ye)說明(ming)了鎳在(zai)不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕性(xing)能的(de)良(liang)好作用。
三、力學性能和冷成型性
前面(mian)曾(ceng)述及不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)，主要是(shi)由鋼(gang)(gang)的(de)(de)組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)所(suo)決定的(de)(de)。而力學性(xing)(xing)能(neng)則直接(jie)影響著(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)冷(leng)(leng)成(cheng)型性(xing)(xing)，00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)也不(bu)(bu)(bu)(bu)例(li)外。眾所(suo)周(zhou)知，鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)冷(leng)(leng)成(cheng)型性(xing)(xing)也是(shi)正確(que)應用不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)難點之一(yi)。由于(yu)鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)與(yu)304等鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)的(de)(de)差(cha)異，冷(leng)(leng)成(cheng)型性(xing)(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)同，必須根據(ju)鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)冷(leng)(leng)成(cheng)型特點來研究選擇適(shi)宜冷(leng)(leng)成(cheng)型工藝以(yi)取(qu)得滿(man)意(yi)的(de)(de)結(jie)果。
1. 深沖性
表(biao)(biao)4.26中列入了00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)的(de)室溫力學(xue)性能和(he)冷(leng)成(cheng)型參(can)數并與304進(jin)行(xing)對比的(de)結(jie)果，可以看出，由(you)于(yu)304鋼(gang)(gang)在拉(la)伸(shen)(shen)變形(xing)過程中有相變產生，此(ci)鋼(gang)(gang)易于(yu)加(jia)工硬化，故其(qi)強度（σb）值(zhi)和(he)伸(shen)(shen)長率(lv)均遠較00Cr21CuTi為高。且(qie)Er 值(zhi)也大。因(yin)此(ci)304鉻(ge)鎳奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)非常適于(yu)脹形(xing)（鼓凸(tu)）冷(leng)加(jia)工。而00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)冷(leng)加(jia)工硬化傾向小(xiao)，伸(shen)(shen)長率(lv)也低(di)，Er值(zhi)小(xiao)。故此(ci)鋼(gang)(gang)不(bu)適于(yu)單純(chun)的(de)脹形(xing)（鼓凸(tu)）冷(leng)成(cheng)型。但(dan)是00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)的(de)r、LDR值(zhi)均較高，因(yin)此(ci)此(ci)鋼(gang)(gang)非常適于(yu)深(shen)沖（深(shen)拉(la)伸(shen)(shen)）型冷(leng)加(jia)工而且(qie)還會優于(yu)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)。表(biao)(biao)4.27列出了國內的(de)試驗結(jie)果。表(biao)(biao)4.26中還指出了00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)和(he)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)CCV值(zhi)（圓錐(zhui)杯試驗），二(er)者相差(cha)不(bu)大。這表(biao)(biao)明00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)仍(reng)具有深(shen)沖和(he)脹形(xing)（鼓凸(tu)）復合冷(leng)加(jia)工的(de)可行(xing)性。
2. 延(yan)遲開裂敏感性
不銹鋼在進行諸(zhu)如(ru)圓筒(tong)型產(chan)品的(de)(de)(de)深沖等冷成型時，一(yi)般多采用多段冷加工(gong)工(gong)藝，因為若(ruo)一(yi)次(ci)大(da)變形量(liang)的(de)(de)(de)冷加工(gong)后，短時放置便會出現(xian)人們稱之為延遲開裂(lie)的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。這與不銹鋼的(de)(de)(de)冷加工(gong)硬化的(de)(de)(de)敏感性(xing)密切(qie)相(xiang)關。
國(guo)內(nei)曾對(dui)439、443兩種(zhong)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)一種(zhong)鉻鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)304以及低鉻低鎳的1％Ni和(he)(he)(he)4％Ni鉻錳(meng)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)（國(guo)內(nei)稱為所謂“200”系(xi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)）進行了冷(leng)(leng)成(cheng)型后的延(yan)(yan)遲(chi)開裂敏(min)感性試驗。結果(guo)見圖4.47。從圖中可知(zhi)，443和(he)(he)(he)439鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的延(yan)(yan)遲(chi)開裂的敏(min)感性很低。由于(yu)此試驗條(tiao)件下深沖比(bi)最高(gao)僅為1.9，故冷(leng)(leng)作硬化敏(min)感性較鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)高(gao)的304不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)并(bing)未顯示其對(dui)延(yan)(yan)遲(chi)開裂敏(min)感。但低鉻、低鎳的鉻錳(meng)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)（1％Ni和(he)(he)(he)4％Ni）則顯示出(chu)對(dui)延(yan)(yan)遲(chi)斷裂的高(gao)度敏(min)感性，深沖比(bi)僅1.5和(he)(he)(he)1.7,4％Ni和(he)(he)(he)1％Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)便分別(bie)出(chu)現了延(yan)(yan)遲(chi)開裂。
圖4.47 443、439和304以(yi)及1％Ni、4％Ni鋼延遲(chi)斷裂(lie)敏感性(xing) ，圖4.48則系一種(zhong)產品(pin)分8段(duan)進(jin)行深沖加工(gong)(gong)，深沖比達5～6高應變條件下的(de)試驗結果(guo)。可以(yi)看出(chu)JFE443CT鋼并未出(chu)現延遲(chi)開(kai)裂(lie)而SUS 304不銹鋼在第7段(duan)冷(leng)加工(gong)(gong)后便(bian)出(chu)現了開(kai)裂(lie)。說明(ming)了SUS 304鋼的(de)延遲(chi)斷裂(lie)敏感性(xing)要高于JFE 443CT鋼，一般認為(wei)奧氏體不銹鋼延遲(chi)開(kai)裂(lie)敏感性(xing)高的(de)原因與冷(leng)加工(gong)(gong)大(da)變形區域的(de)延伸還存在二次硬化和二次加工(gong)(gong)脆化有關(guan)。
3. 抗皺性
鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)采用前述的(de)化學成分和(he)生(sheng)產工藝(yi)相結合(he)的(de)生(sheng)產措施，JFE 443CT鋼(gang)的(de)抗皺(zhou)(zhou)性(xing)可(ke)以達到與SUS304不銹(xiu)鋼(gang)相當的(de)水平。圖4.49系(xi)經20％拉(la)伸后所測得的(de)JFE 443CT和(he)SUS 304的(de)表面(mian)起皺(zhou)(zhou)情(qing)況的(de)對(dui)比。
四(si)、焊接性
JFE 443CT鋼(gang)焊接性(xing)(xing)優良，可采用焊接不銹(xiu)鋼(gang)通用的(de)方法進行焊接。試驗表明，由于此鋼(gang)碳、氮量很(hen)低且又加鈦穩定(ding)化，焊后并無(wu)晶間腐蝕的(de)敏感性(xing)(xing)。而且焊接部位也具(ju)有與母(mu)材(cai)基本(ben)相同的(de)力學性(xing)(xing)能和耐腐蝕性(xing)(xing)能。
當JFE 443CT需與18-8型304不(bu)銹鋼進行對接(jie)(jie)焊(han)時(shi)，需采用超(chao)低碳(tan)型的304L焊(han)絲(si)，為防止(zhi)焊(han)接(jie)(jie)部位敏化，焊(han)接(jie)(jie)需使用308L和(he)309L焊(han)絲(si)。
焊(han)接JFE 443CT時的(de)注(zhu)意事項與焊(han)接其他超低碳并含穩定化元素(su)的(de)其他現(xian)代鐵(tie)素(su)體不銹鋼相同。
五、應用
JFE 443CT不(bu)銹(xiu)鋼可用于室內和(he)室外耐大氣（除(chu)海洋大氣外）和(he)耐水環(huan)境（除(chu)海水外）的(de)腐蝕，特別是430、439等鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)不(bu)銹(xiu)耐蝕性尚顯不(bu)足的(de)廚房設備、家(jia)用電器、裝飾、市(shi)政設施、環(huan)境保護(hu)等一些(xie)用途中。代(dai)替304和(he)304L鉻鎳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼制造薄截面尺寸的(de)冷加工成型的(de)設備構件、容器和(he)輸(shu)水管(guan)線等。
