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(xiu)鋼(gang)，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(xue)成(cheng)分和(he)純凈度
JFE443CT化學成分標號為00Cr21CuTi，鋼(gang)中除含(han)(han)有(you)20％～23％Cr外，還含(han)(han)有(you)少(shao)量（0.4％）的銅和0.3％的鈦(tai)。鋼(gang)中C＋N含(han)(han)量≤0.03％，Mn、Si含(han)(han)量≤0.20％，S含(han)(han)量≤0.01％。
對日本進口(kou)的(de)冷軋薄帶進行(xing)的(de)化(hua)(hua)學成(cheng)分分析表明，鋼(gang)中(zhong)硫量(liang)均在約0.001％，鋼(gang)中(zhong)硫化(hua)(hua)物(wu)、氧化(hua)(hua)物(wu)、硅(gui)酸鹽等非金屬夾雜物(wu)評級(ji)均為0級(ji)，鋼(gang)的(de)純凈(jing)度較(jiao)高。
二、耐腐蝕性能(neng)
1. 大氣(qi)腐蝕
國(guo)內外(wai)在實(shi)驗室進(jin)(jin)行的鹽霧試驗結果(guo)見(jian)(jian)圖4.38；在海岸大氣(qi)中進(jin)(jin)行掛片試驗所(suo)取得的結果(guo)見(jian)(jian)圖4.39。圖4.38（a）的結果(guo)表明 SUS 304和(he)JFE 443CT均未見(jian)(jian)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)，而圖4.38（b）的結果(guo)則指出0Cr17（SUS 430）不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)試驗168h，鋼(gang)從(cong)端部開始生銹(xiu)(xiu)，而JFE 443CT和(he)SUS 304鋼(gang)經5000h試驗也均未見(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。圖4.39的結果(guo)表明SUS 430銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)嚴重，SUS 304不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也有點蝕(shi)(shi)(shi)分(fen)布(bu)在整個試樣表面上，而JFE443CT幾(ji)乎沒有銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)產生。
圖4.38（a）在35℃、5％NaCl溶(rong)液中經(jing)240h鹽(yan)霧試驗(yan)（GB 10125-88）的結果 、圖4.38（b）鹽(yan)霧試驗(yan)結果（JIS 22371法）
2. 晶間(jian)腐蝕
表4.24系(xi)JFE 443CT和(he)SUS 304的焊管焊后焊縫的晶(jing)間(jian)腐蝕試驗結果（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和(he)SUS304均未產(chan)生晶(jing)間(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)和縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)
鋼(gang)中鉻(ge)(ge)、銅(tong)量(liang)(liang)對JFE443CT鋼(gang)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性的(de)影響 圖(tu)4.40系JFE 443CT和(he)SUS 304兩種鋼(gang)的(de)試(shi)樣在(zai)離海岸1km處放置前和(he)放置1.5年(nian)后在(zai)35℃、3.5％NaCl溶液中測(ce)定(ding)不同鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)以(yi)及(ji)銅(tong)量(liang)(liang)0.4％和(he)不同含(han)銅(tong)量(liang)(liang)時(shi)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，從(cong)(cong)圖(tu)4.40（a）中可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)：在(zai)海洋(yang)大(da)氣試(shi)驗前隨鋼(gang)中鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)的(de)提高(gao)(gao)，鋼(gang)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)提高(gao)(gao)（即耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性增加(jia)），當(dang)鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)達21％時(shi)，此(ci)鋼(gang)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)可(ke)與(yu)SUS304相當(dang)，鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)再(zai)高(gao)(gao)，其點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)還可(ke)高(gao)(gao)于SUS304，含(han)銅(tong)量(liang)(liang)0.4％和(he)不含(han)銅(tong)無明顯(xian)影響。而從(cong)(cong)圖(tu)4.40（b）中均可(ke)看(kan)出(chu)：在(zai)海洋(yang)大(da)氣中試(shi)驗1.5年(nian)后，測(ce)定(ding)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，隨鋼(gang)中鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)增加(jia)，JFE443CT鋼(gang)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)提高(gao)(gao)更加(jia)顯(xian)著。當(dang)含(han)鉻(ge)(ge)量(liang)(liang)達21％時(shi)，此(ci)鋼(gang)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)大(da)大(da)高(gao)(gao)于SUS304鋼(gang)的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)，而且含(han)0.4％Cu者(zhe)，其點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)(wei)也遠(yuan)超過不含(han)銅(tong)者(zhe)。顯(xian)然0.4％Cu的(de)作用是(shi)有益的(de)。
圖(tu)4.41系(xi)采用(yong)X-射線光(guang)電(dian)子譜儀(yi)半定量分析(xi)經海洋大氣中(zhong)(zhong)放置1.5年(nian)后(hou)試樣表面鈍化膜(mo)中(zhong)(zhong) 的結(jie)果(guo)。顯然(ran)，經海洋大氣中(zhong)(zhong)放置后(hou)，JFE 443CT鋼表面鈍化膜(mo)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)的富(fu)集(ji)(ji)是此鋼點蝕(shi)(shi)電(dian)位提高(gao)的原因，而0.4％Cu的加(jia)入則強化了鈍化膜(mo)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)的富(fu)集(ji)(ji)度，從而有益(yi)于耐點蝕(shi)(shi)性(xing)的提高(gao)，但是鋼中(zhong)(zhong)含銅(tong)量有一適宜范(fan)圍（見圖(tu)4.42），含銅(tong)量低于0.3％或高(gao)于0.6％則是有害的。因此，在此鋼冶煉時需予以(yi)注意。
JFE 443CT鋼（00Cr21CuTi）的(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)和耐(nai)(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng) 圖4.43～圖4.46系國內(nei)外(wai)耐(nai)(nai)點蝕(shi)性(xing)的(de)(de)一(yi)些(xie)試驗結(jie)果(guo)(guo)(guo)。從(cong)這些(xie)試驗結(jie)果(guo)(guo)(guo)可看出，在所有(you)試驗條件下00Cr21CuTi鋼的(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)性(xing)與(yu)SUS304鋼相(xiang)當。圖4.45國內(nei)的(de)(de)結(jie)果(guo)(guo)(guo)還指出了目前(qian)國內(nei)市場上宣傳能(neng)替代SUS304鋼并大量(liang)生產和銷售的(de)(de)含1％Ni、4％Ni且低銘且高(gao)錳量(liang)的(de)(de)所謂“200系”鋼①，耐(nai)(nai)點蝕(shi)性(xing)能(neng)很差，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低于410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低于430（0Cr17）。
JFE所進(jin)行的(de)(de)JFE 443CT耐縫隙腐蝕(shi)的(de)(de)試(shi)驗結果見圖(tu)4.46中，一(yi)方面表明(ming)在(zai)相同(tong)試(shi)驗條件下，含0.5％Cu的(de)(de)00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不(bu)含銅者耐縫隙腐蝕(shi)性(xing)顯著提高，但也指(zhi)出，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的(de)(de)耐縫隙腐蝕(shi)性(xing)要低于(yu)SUS 304，也說明(ming)了鎳在(zai)不(bu)銹鋼中耐縫隙腐蝕(shi)性(xing)能的(de)(de)良好作(zuo)用。
三、力學(xue)性能和(he)冷成型性
前面曾(ceng)述及不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)力學性(xing)能，主要是(shi)由(you)鋼的(de)(de)組織(zhi)結構所決定的(de)(de)。而力學性(xing)能則直(zhi)接(jie)影響(xiang)著鋼的(de)(de)冷成型性(xing)，00Cr21CuTi鋼也不(bu)(bu)(bu)例外(wai)。眾所周(zhou)知，鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)冷成型性(xing)也是(shi)正確應用不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)難點(dian)之一(yi)。由(you)于鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼與304等(deng)鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼組織(zhi)結構的(de)(de)差異，冷成型性(xing)不(bu)(bu)(bu)同(tong)，必須(xu)根據鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)冷成型特點(dian)來研(yan)究(jiu)選擇適宜冷成型工藝以(yi)取(qu)得(de)滿意的(de)(de)結果(guo)。
1. 深沖性
表4.26中列(lie)入了00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)的(de)室溫力學性能和(he)冷(leng)成(cheng)型(xing)參數(shu)并與304進行對比(bi)的(de)結(jie)果，可以看出，由于(yu)304鋼(gang)(gang)(gang)在拉(la)伸變形過程(cheng)中有相變產生，此鋼(gang)(gang)(gang)易于(yu)加(jia)(jia)(jia)工硬(ying)(ying)化，故其強度（σb）值(zhi)和(he)伸長率均遠較00Cr21CuTi為高。且(qie)Er 值(zhi)也(ye)大。因(yin)此304鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)非(fei)常(chang)適于(yu)脹(zhang)形（鼓凸）冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工。而(er)00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工硬(ying)(ying)化傾向小，伸長率也(ye)低，Er值(zhi)小。故此鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)適于(yu)單純的(de)脹(zhang)形（鼓凸）冷(leng)成(cheng)型(xing)。但是00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)的(de)r、LDR值(zhi)均較高，因(yin)此此鋼(gang)(gang)(gang)非(fei)常(chang)適于(yu)深(shen)沖(chong)（深(shen)拉(la)伸）型(xing)冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工而(er)且(qie)還會(hui)優于(yu)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。表4.27列(lie)出了國內的(de)試驗結(jie)果。表4.26中還指出了00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)和(he)304不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)CCV值(zhi)（圓錐杯試驗），二者(zhe)相差(cha)不(bu)大。這表明00Cr21CuTi鋼(gang)(gang)(gang)仍具有深(shen)沖(chong)和(he)脹(zhang)形（鼓凸）復合冷(leng)加(jia)(jia)(jia)工的(de)可行性。
2. 延遲開裂敏感性
不(bu)銹鋼在進行(xing)諸如(ru)圓筒型(xing)產品的深沖(chong)等冷(leng)成型(xing)時(shi)，一般多(duo)采用多(duo)段冷(leng)加工工藝，因為若一次大變形(xing)量(liang)的冷(leng)加工后，短時(shi)放(fang)置(zhi)便會出現人們(men)稱之為延遲開(kai)裂的現象。這與不(bu)銹鋼的冷(leng)加工硬化的敏感(gan)性密(mi)切相(xiang)關(guan)。
國內(nei)曾對439、443兩種(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)一(yi)種(zhong)鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)304以及低(di)(di)鉻(ge)(ge)低(di)(di)鎳(nie)(nie)的(de)1％Ni和(he)(he)(he)4％Ni鉻(ge)(ge)錳(meng)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)（國內(nei)稱為(wei)所(suo)謂“200”系不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)）進行了冷(leng)成(cheng)型后的(de)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)敏(min)感性(xing)試驗(yan)。結果見圖4.47。從(cong)圖中(zhong)可知(zhi)，443和(he)(he)(he)439鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)延(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)的(de)敏(min)感性(xing)很低(di)(di)。由于此(ci)試驗(yan)條件下深沖比(bi)最高(gao)(gao)僅(jin)為(wei)1.9，故(gu)冷(leng)作硬(ying)化敏(min)感性(xing)較鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)高(gao)(gao)的(de)304不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)并(bing)未顯(xian)示其對延(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)敏(min)感。但低(di)(di)鉻(ge)(ge)、低(di)(di)鎳(nie)(nie)的(de)鉻(ge)(ge)錳(meng)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)（1％Ni和(he)(he)(he)4％Ni）則顯(xian)示出對延(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)斷(duan)裂(lie)的(de)高(gao)(gao)度(du)敏(min)感性(xing)，深沖比(bi)僅(jin)1.5和(he)(he)(he)1.7,4％Ni和(he)(he)(he)1％Ni鋼(gang)(gang)(gang)(gang)便分(fen)別(bie)出現了延(yan)(yan)遲(chi)(chi)(chi)開(kai)(kai)(kai)裂(lie)。
圖4.47 443、439和304以及(ji)1％Ni、4％Ni鋼(gang)延(yan)遲(chi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)敏(min)感性(xing) ，圖4.48則系(xi)一(yi)種產品(pin)分8段進(jin)行深(shen)沖(chong)加工，深(shen)沖(chong)比達5～6高應變條件下的試驗結果。可以看出(chu)JFE443CT鋼(gang)并未出(chu)現(xian)延(yan)遲(chi)開(kai)裂(lie)(lie)而SUS 304不銹鋼(gang)在(zai)第7段冷加工后便出(chu)現(xian)了開(kai)裂(lie)(lie)。說明了SUS 304鋼(gang)的延(yan)遲(chi)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)敏(min)感性(xing)要高于JFE 443CT鋼(gang)，一(yi)般(ban)認(ren)為奧氏體不銹鋼(gang)延(yan)遲(chi)開(kai)裂(lie)(lie)敏(min)感性(xing)高的原因與冷加工大變形區域的延(yan)伸還存在(zai)二次(ci)硬(ying)化和二次(ci)加工脆化有(you)關。
3. 抗皺性
鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)采用前(qian)述的(de)化(hua)學成分和(he)生(sheng)產(chan)工藝相結合的(de)生(sheng)產(chan)措施，JFE 443CT鋼(gang)的(de)抗皺(zhou)性可以(yi)達(da)到與(yu)SUS304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相當(dang)的(de)水平(ping)。圖4.49系經20％拉伸后所測得(de)的(de)JFE 443CT和(he)SUS 304的(de)表面(mian)起皺(zhou)情(qing)況的(de)對比。
四、焊接性(xing)
JFE 443CT鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)性優良，可采用(yong)焊(han)接(jie)不銹鋼(gang)(gang)通用(yong)的方法進行焊(han)接(jie)。試驗表明，由于(yu)此鋼(gang)(gang)碳、氮量很低且(qie)又加(jia)鈦(tai)穩定化，焊(han)后并無晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)的敏感(gan)性。而且(qie)焊(han)接(jie)部位(wei)也具(ju)有(you)與母材基(ji)本相同的力學(xue)性能(neng)和耐腐(fu)蝕(shi)性能(neng)。
當JFE 443CT需(xu)與18-8型304不銹鋼進(jin)行對接(jie)(jie)(jie)焊(han)時(shi)，需(xu)采用超低碳型的304L焊(han)絲，為防(fang)止(zhi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)部(bu)位敏(min)化，焊(han)接(jie)(jie)(jie)需(xu)使(shi)用308L和(he)309L焊(han)絲。
焊接JFE 443CT時的注意事(shi)項與焊接其(qi)他超低(di)碳(tan)并含穩定化元(yuan)素(su)的其(qi)他現代(dai)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼相同(tong)。
五、應用
JFE 443CT不銹(xiu)鋼(gang)可用于室(shi)內(nei)和(he)(he)室(shi)外耐(nai)大氣（除(chu)海(hai)(hai)洋大氣外）和(he)(he)耐(nai)水(shui)環境(jing)（除(chu)海(hai)(hai)水(shui)外）的腐蝕，特別(bie)是430、439等(deng)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)的不銹(xiu)耐(nai)蝕性尚顯不足的廚(chu)房設備(bei)、家(jia)用電器(qi)、裝飾、市政(zheng)設施、環境(jing)保護等(deng)一些用途(tu)中(zhong)。代(dai)替304和(he)(he)304L鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)制造薄截面尺寸的冷加(jia)工成型的設備(bei)構件、容器(qi)和(he)(he)輸水(shui)管線等(deng)。
