JFE443CT鐵素體系不銹鋼的特性和用途

JFE開發了高耐蝕性鐵素體系不銹鋼JFE443CT用以代替SUS304。開發鋼與SUS304有同等的耐蝕性，且因不加Ni、Mo元素而不受其價格波動的影響。作為SUS304的替代品，開發鋼已被廣泛應用于廚房用品、建材建具、電氣設備、汽車等領域。

前言

一般用途的不銹鋼，是指以SUS304（18Cr-8Ni）為代表的奧氏體系不銹鋼，也稱鎳系不銹鋼、或SUS430（16Cr）為代表的鐵素體系不銹鋼，也稱鉻系不銹鋼。在家庭用品和家電領域，從經濟性的角度考慮多采用SUS430；在汽車領域，開發了多種用途的新鋼種，使用的大多為鐵素體系不銹鋼。而在建材及產業機械等領域，要求鋼具有良好的耐蝕性、加工性和焊接性，且通用性高，從長年使用的結果來看，主要使用SUS304。

SUS304鋼雖然性能優良，但其主要原料鎳是稀缺金屬，其售價波動劇烈，因此JFE開發了代替SUS304的鐵素體系不銹鋼JFE443CT（21Cr-0.4Cu-0.3Ti）。該開發鋼有以下特點：

（1）具有與SUS304同等優良的耐蝕性；

（2）因不加Ni、Mo而不受其價格波動的影響；

（3）具有與原來鐵素體系不銹鋼同等以上的成形性。

由于開發鋼的特性與SUS304有很大不同，故準確把握其特征來確定用途和利用技術是很重要的。本文概要介紹了開發鋼的特性及代表性用途。

1.JFE443CT的特性

1.1基本特性

JFE443CT鋼的化學成分如表1所示。

表1：JFE443CT的代表性化學成分，％

由表中數據可知，開發鋼在將Cr含量提高到21％的同時，還加入了0.4%的Cu，從而確保與SUS304有同等的耐蝕性；而且，因作為穩定化元素而加入了0.3%的Ti，將鋼中殘余的C，N轉變成了無害化的Ti（C，N），即碳氮化鈦，從而提高了焊接部位的耐蝕性和加工性。

JFE443CT的力學特性如表2所示。表中的r值（即蘭克福特值）是在使鋼板產生應變時，板寬方向的對數應變與板厚方向對數應變之比（簡稱鋼板的塑性應變比）。此值越大，鋼板的深沖性能就越優良。較之SUS304，開發鋼是軟質的，故r值高，加工性優良。另外，較之SUS304，雖然開發鋼的延伸率較低（前者為60％而后者為31％），凸肚加工性較差，但因其r值高，故深沖性能優良。因此，采用開發鋼成形時，宜進行深沖而不宜采用凸肚工藝。

表2 ：JFE443CT的力學特性（代表值）

開發鋼與SUS430一樣有磁性，且比SUS304的熱脹系數小，導熱性優良，其物理特性如表3所示。

表3：JFE443CT的物理特性（代表值）

1.2焊接性

開發鋼在降低鋼中雜質元素C和N的同時，因添加了穩定化元素Ti，故焊接部具有優良的耐蝕性和力學特性。

根據JASO（日本汽車標準協會）M609-91的規定，對JFE443CT、SUS304和SUS430的TIG（W極惰氣保護電弧焊）焊接部分別進行了鹽干濕復合交替腐蝕試驗。1個周期的試驗過程為：鹽水噴霧（5％NaCl水溶液、35℃、2h）→干燥（60℃、相對濕度20％～30％、4h）→濕潤（50℃、相對濕度95％以上、2h）。

觀察經上述腐蝕試驗后試樣的圖片可知，在SUS430鋼上，因焊接時的加熱、冷卻，鋼中的C、N變成（C，N）化物析出于晶界上，致使晶界因缺Cr而敏化，故焊接部位生銹；反之，在JFE443CT和SUS304上，焊接部都顯示了良好的耐蝕性。其中的開發鋼正如前所述，是在降低鋼中C、N含量的同時，還用加0.3％的Ti對殘余的C、N進行了穩定化的無害化處理，從而防止了焊接部的敏化，提高了該部位的耐蝕性。

為了確保良好的力學特性和耐蝕性，對于開發鋼的焊接須注意以下幾點。

（1）不同種類不銹鋼之間的焊接：若將開發鋼與SUS304這種含C量較高的鋼進行TIG對接焊，則造成的敏化會降低焊接部的耐蝕性。因此，不宜采用C含量≤0.08％、一般為0.05％～0.06％的SUS304，而宜采用SUS304L（18Cr-9Ni、C≤0.03％）。

從JFE443CT和不同鋼種的TIG對接焊部耐蝕性試驗結果可知：與SUS304的焊接部因敏化而降低耐蝕性（明顯生銹）不同的是與含C量較低的SUS304L和SUS316L（0.02C-18Cr-12Ni-2Mo）的焊接部耐蝕性良好。與含C量較高的不銹鋼焊接部的耐蝕性下降，是由焊后慢冷的TIG焊接工藝引起的。焊后快冷的電阻焊（含點焊與縫焊）就不易引起耐蝕性的下降。并且試驗表明，在使用焊絲的角焊縫焊接中，將焊接金屬作為奧氏體主體組織，就可以防止因敏化而造成的耐蝕性下降。同樣，即使在采用奧氏體系焊絲的MIG和MAG焊接中，焊接部變成了奧氏體組織；即使與SUS304對接焊，焊接部也能獲得與母材基本同等的耐蝕性。

（2）焊絲：為了防止因敏化而降低焊接部的耐蝕性，應避免使用Y308系（成分為0.05C-20Cr-10Ni）焊絲，而必須用含C量低的Y308L系（成分為0.02C-20Cr-14Ni）和Y309L系（成分為0.02C-23Cr14Ni）焊絲。

（3）保護氣體：為了防止（焊接部的）氧化、滲C，不僅應從焊接工件表面，而且應從里面也給予充分量的氬氣保護。

（4）合適的輸入熱量：較之SUS304，開發鋼焊接時必要的輸入熱量增大了，但須注意的是隨著輸入熱量的增加，焊接部位的晶粒會增大，從而可能降低其韌性。

 JFE443CT的同材焊接部以及與SUS304的焊接部都具有充分的強度和延性。而且，如表3所示，較之SUS304，開發鋼的熱膨脹系數較低而導熱系數較高，具有難以產生焊接變形的優點。

 1.3精加工材、2BW精加工材

開發鋼除能生產一般不銹鋼表面精加工的2B（退火酸洗）材、BA（光亮退火）材之外，還配齊了生產率高的（串列式-CAL）精軋產品。

本開發鋼的2B精加工材有光澤，但與白色的SUS304的2B精加工材不同，在本開發鋼的2B精加工材上，在加工時有可能遇到細小缺陷需要修整，或防眩性差等問題，因此針對性地開發了新的白色表面的2BW精加工材。

相關的指標和圖片對比表明：JFE443CT的2BW精加工材的光亮度、白色度與SUS304的2B精加工材是同等的，低光亮的白色外觀。在將開發鋼和SUS304的2B精加工材組合使用時，就能降低采用2BW精加工材的色調差。

 1.4耐起皺特性

若對包括開發鋼在內的鐵素體系不銹鋼進行沖壓加工，往往發生沿軋制方向的筋狀凹凸（即起皺）。起皺會損害美觀，且會在沖壓加工后進行磁磨精加工的鍋和器物等用途中增大磁磨負荷。

由于SUS304的沖壓加工不會起皺，故對本開發鋼在減少起皺方面提出要求。開初，本開發鋼有時會發生重度的起皺，但由于將加工制作條件最佳化，成功改善了其耐起皺性。例如利用20％拉伸所測定鋼耐起皺特性結果表明，改善前的JFE443CT鋼材上發生了波紋高4μm的凸起，而特性改善后的波紋高度就減低到1.5μm左右。

 2. JFE443CT的用途

 2.1室外用途

在室外使用不銹鋼時，從海面上飛來的鹽粒會造成生銹。為此，用JFE443CT和SUS304、SUS430及熔融鍍鋅鋼板進行的鹽水噴霧試驗結果表明：一般鍍鋅板（鍍層量62g/m2）經672h試驗后，鍍鋅層失去了防銹機能而生銹，經2000h試驗后全面生銹；即使鍍鋅層厚（鍍層量527g/m2）的鋼板經2000h試驗后也生銹，5000h后全面生銹。SUS430經168h試驗后從端部開始生銹。

與上述情況相反，JFE443CT和SUS304即使經5000h的試驗后也未生銹，耐蝕性優良。

另外，在千葉海濱距海堤10m處進行了開發鋼和SUS304試制的模擬空調通道的3個月曝露耐蝕試驗。結果表明，開發鋼的腐蝕是輕微的，顯示具有代替SUS304的可能性。

如上所述，開發鋼在室外用途中耐蝕性充分，已經開始代替SUS304用作各種建材、建具、金屬配件和用于室外的家庭用品、工業機械等。

 2.2室內用途

在室內家電制品和家庭用品中，也進行了從SUS304向開發鋼使用的替換，如炊具鍋、保溫箱、冰箱、廚柜等。

如表3所示，本開發鋼有磁性，且導熱性高，若將之用于電磁鍋，加熱速度快并節省能耗（當往圓形的開發鋼和SUS304制的鍋中加入同量的水，在相同加熱條件下，前者比后者快30min將水煮沸）。

 3. 結語