在已有的鐵素體不銹鋼中，含鉻量在21％～23％的牌號(hào)較少。2004年，日本JFE停止生產(chǎn)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(bǔ)了這一空白。研制Cr21～Cr23型等牌號(hào)的思路與過去的區(qū)別在于在17％～18％Cr量的基礎(chǔ)上提高了鋼中鉻量而不是加入或進(jìn)一步提高鋼中鉬量來彌補(bǔ)430型等鐵素體不銹鋼耐蝕性的不足并可以達(dá)到節(jié)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(jié)鎳經(jīng)濟(jì)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(nèi)環(huán)境中。而在室外的大氣和水環(huán)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(hào)。日本JFE公司在一些430型不銹鋼基礎(chǔ)上提高鋼中鉻量約達(dá)21％，開發(fā)了在室內(nèi)和室外大氣（除海洋大氣外）和水環(huán)境（海水除外）中使用的耐蝕性優(yōu)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(dá)到節(jié)鎳并降低材料成本的目的。
一、化學(xué)成分和純凈度
JFE443CT化學(xué)成分標(biāo)號(hào)為00Cr21CuTi，鋼中除含有20％～23％Cr外，還含有少量（0.4％）的銅和0.3％的鈦。鋼中C＋N含量≤0.03％，Mn、Si含量≤0.20％，S含量≤0.01％。
對日本進(jìn)口的冷軋薄帶進(jìn)行的化學(xué)成分分析表明，鋼中硫量均在約0.001％，鋼中硫化物、氧化物、硅酸鹽等非金屬夾雜物評級(jí)均為0級(jí)，鋼的純凈度較高。
二、耐腐蝕性能
1. 大氣腐蝕
國內(nèi)外在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的鹽霧試驗(yàn)結(jié)果見圖4.38；在海岸大氣中進(jìn)行掛片試驗(yàn)所取得的結(jié)果見圖4.39。圖4.38（a）的結(jié)果表明 SUS 304和JFE 443CT均未見銹蝕，而圖4.38（b）的結(jié)果則指出0Cr17（SUS 430）不銹鋼試驗(yàn)168h，鋼從端部開始生銹，而JFE 443CT和SUS 304鋼經(jīng)5000h試驗(yàn)也均未見腐蝕。圖4.39的結(jié)果表明SUS 430銹蝕嚴(yán)重，SUS 304不銹鋼也有點(diǎn)蝕分布在整個(gè)試樣表面上，而JFE443CT幾乎沒有銹蝕產(chǎn)生。
圖4.38（a）在35℃、5％NaCl溶液中經(jīng)240h鹽霧試驗(yàn)（GB 10125-88）的結(jié)果 、圖4.38（b）鹽霧試驗(yàn)結(jié)果（JIS 22371法）
2. 晶間腐蝕
表4.24系JFE 443CT和SUS 304的焊管焊后焊縫的晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果（按GB 4334.5-90法），JFE 443CT和SUS304均未產(chǎn)生晶間腐蝕。
3. 應(yīng)力腐蝕
表4.25系在沸騰42％MgCl2中進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)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(yàn)＜14h，U形樣均出現(xiàn)了應(yīng)力腐蝕斷裂，而JFE 443CT 鋼雖經(jīng)216h試驗(yàn)也沒有應(yīng)力腐蝕斷裂出現(xiàn)。
4. 點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕
鋼中鉻、銅量對JFE443CT鋼耐點(diǎn)蝕性的影響 圖4.40系JFE 443CT和SUS 304兩種鋼的試樣在離海岸1km處放置前和放置1.5年后在35℃、3.5％NaCl溶液中測定不同鉻含量以及銅量0.4％和不同含銅量時(shí)的點(diǎn)蝕電位，從圖4.40（a）中可以看出：在海洋大氣試驗(yàn)前隨鋼中鉻量的提高，鋼的點(diǎn)蝕電位提高（即耐點(diǎn)蝕性增加），當(dāng)鉻量達(dá)21％時(shí)，此鋼的點(diǎn)蝕電位可與SUS304相當(dāng)，鉻量再高，其點(diǎn)蝕電位還可高于SUS304，含銅量0.4％和不含銅無明顯影響。而從圖4.40（b）中均可看出：在海洋大氣中試驗(yàn)1.5年后，測定點(diǎn)蝕電位，隨鋼中鉻量增加，JFE443CT鋼的點(diǎn)蝕電位提高更加顯著。當(dāng)含鉻量達(dá)21％時(shí)，此鋼的點(diǎn)蝕電位大大高于SUS304鋼的點(diǎn)蝕電位，而且含0.4％Cu者，其點(diǎn)蝕電位也遠(yuǎn)超過不含銅者。顯然0.4％Cu的作用是有益的。
圖4.41系采用X-射線光電子譜儀半定量分析經(jīng)海洋大氣中放置1.5年后試樣表面鈍化膜中 的結(jié)果。顯然，經(jīng)海洋大氣中放置后，JFE 443CT鋼表面鈍化膜中鉻的富集是此鋼點(diǎn)蝕電位提高的原因，而0.4％Cu的加入則強(qiáng)化了鈍化膜中鉻的富集度，從而有益于耐點(diǎn)蝕性的提高，但是鋼中含銅量有一適宜范圍（見圖4.42），含銅量低于0.3％或高于0.6％則是有害的。因此，在此鋼冶煉時(shí)需予以注意。
JFE 443CT鋼（00Cr21CuTi）的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕性能 圖4.43～圖4.46系國內(nèi)外耐點(diǎn)蝕性的一些試驗(yàn)結(jié)果。從這些試驗(yàn)結(jié)果可看出，在所有試驗(yàn)條件下00Cr21CuTi鋼的耐點(diǎn)蝕性與SUS304鋼相當(dāng)。圖4.45國內(nèi)的結(jié)果還指出了目前國內(nèi)市場上宣傳能替代SUS304鋼并大量生產(chǎn)和銷售的含1％Ni、4％Ni且低銘且高錳量的所謂“200系”鋼①，耐點(diǎn)蝕性能很差，1％Ni（0Cr15Ni1Mn10CuN）低于410 （0Cr12），4％Ni（0Cr15Ni4Mn8Cu）低于430（0Cr17）。
JFE所進(jìn)行的JFE 443CT耐縫隙腐蝕的試驗(yàn)結(jié)果見圖4.46中，一方面表明在相同試驗(yàn)條件下，含0.5％Cu的00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）較不含銅者耐縫隙腐蝕性顯著提高，但也指出，00Cr21Cu0.5Ti（JFE 443CT）鋼的耐縫隙腐蝕性要低于SUS 304，也說明了鎳在不銹鋼中耐縫隙腐蝕性能的良好作用。
三、力學(xué)性能和冷成型性
前面曾述及不銹鋼的力學(xué)性能，主要是由鋼的組織結(jié)構(gòu)所決定的。而力學(xué)性能則直接影響著鋼的冷成型性，00Cr21CuTi鋼也不例外。眾所周知，鐵素體不銹鋼的冷成型性也是正確應(yīng)用不銹鋼的難點(diǎn)之一。由于鐵素體不銹鋼與304等鉻鎳奧氏體不銹鋼組織結(jié)構(gòu)的差異，冷成型性不同，必須根據(jù)鐵素體不銹鋼的冷成型特點(diǎn)來研究選擇適宜冷成型工藝以取得滿意的結(jié)果。
1. 深沖性
表4.26中列入了00Cr21CuTi鋼的室溫力學(xué)性能和冷成型參數(shù)并與304進(jìn)行對比的結(jié)果，可以看出，由于304鋼在拉伸變形過程中有相變產(chǎn)生，此鋼易于加工硬化，故其強(qiáng)度（σb）值和伸長率均遠(yuǎn)較00Cr21CuTi為高。且Er 值也大。因此304鉻鎳奧氏體不銹鋼非常適于脹形（鼓凸）冷加工。而00Cr21CuTi鋼冷加工硬化傾向小，伸長率也低，Er值小。故此鋼不適于單純的脹形（鼓凸）冷成型。但是00Cr21CuTi鋼的r、LDR值均較高，因此此鋼非常適于深沖（深拉伸）型冷加工而且還會(huì)優(yōu)于304不銹鋼。表4.27列出了國內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果。表4.26中還指出了00Cr21CuTi鋼和304不銹鋼的CCV值（圓錐杯試驗(yàn)），二者相差不大。這表明00Cr21CuTi鋼仍具有深沖和脹形（鼓凸）復(fù)合冷加工的可行性。
2. 延遲開裂敏感性
不銹鋼在進(jìn)行諸如圓筒型產(chǎn)品的深沖等冷成型時(shí)，一般多采用多段冷加工工藝，因?yàn)槿粢淮未笞冃瘟康睦浼庸ず?，短時(shí)放置便會(huì)出現(xiàn)人們稱之為延遲開裂的現(xiàn)象。這與不銹鋼的冷加工硬化的敏感性密切相關(guān)。
國內(nèi)曾對439、443兩種鐵素體不銹鋼和一種鉻鎳奧氏體不銹鋼304以及低鉻低鎳的1％Ni和4％Ni鉻錳氮鋼（國內(nèi)稱為所謂“200”系不銹鋼）進(jìn)行了冷成型后的延遲開裂敏感性試驗(yàn)。結(jié)果見圖4.47。從圖中可知，443和439鐵素體不銹鋼的延遲開裂的敏感性很低。由于此試驗(yàn)條件下深沖比最高僅為1.9，故冷作硬化敏感性較鐵素體不銹鋼高的304不銹鋼并未顯示其對延遲開裂敏感。但低鉻、低鎳的鉻錳氮鋼（1％Ni和4％Ni）則顯示出對延遲斷裂的高度敏感性，深沖比僅1.5和1.7,4％Ni和1％Ni鋼便分別出現(xiàn)了延遲開裂。
圖4.47 443、439和304以及1％Ni、4％Ni鋼延遲斷裂敏感性 ，圖4.48則系一種產(chǎn)品分8段進(jìn)行深沖加工，深沖比達(dá)5～6高應(yīng)變條件下的試驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯鯦FE443CT鋼并未出現(xiàn)延遲開裂而SUS 304不銹鋼在第7段冷加工后便出現(xiàn)了開裂。說明了SUS 304鋼的延遲斷裂敏感性要高于JFE 443CT鋼，一般認(rèn)為奧氏體不銹鋼延遲開裂敏感性高的原因與冷加工大變形區(qū)域的延伸還存在二次硬化和二次加工脆化有關(guān)。
3. 抗皺性
鐵素體不銹鋼采用前述的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝相結(jié)合的生產(chǎn)措施，JFE 443CT鋼的抗皺性可以達(dá)到與SUS304不銹鋼相當(dāng)?shù)乃?。圖4.49系經(jīng)20％拉伸后所測得的JFE 443CT和SUS 304的表面起皺情況的對比。
四、焊接性
JFE 443CT鋼焊接性優(yōu)良，可采用焊接不銹鋼通用的方法進(jìn)行焊接。試驗(yàn)表明，由于此鋼碳、氮量很低且又加鈦穩(wěn)定化，焊后并無晶間腐蝕的敏感性。而且焊接部位也具有與母材基本相同的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。
當(dāng)JFE 443CT需與18-8型304不銹鋼進(jìn)行對接焊時(shí)，需采用超低碳型的304L焊絲，為防止焊接部位敏化，焊接需使用308L和309L焊絲。
焊接JFE 443CT時(shí)的注意事項(xiàng)與焊接其他超低碳并含穩(wěn)定化元素的其他現(xiàn)代鐵素體不銹鋼相同。
五、應(yīng)用
JFE 443CT不銹鋼可用于室內(nèi)和室外耐大氣（除海洋大氣外）和耐水環(huán)境（除海水外）的腐蝕，特別是430、439等鐵素體不銹鋼的不銹耐蝕性尚顯不足的廚房設(shè)備、家用電器、裝飾、市政設(shè)施、環(huán)境保護(hù)等一些用途中。代替304和304L鉻鎳奧氏體不銹鋼制造薄截面尺寸的冷加工成型的設(shè)備構(gòu)件、容器和輸水管線等。
