??? 鉻系不銹鋼研發(fā)始于1912年，Cr-Ni奧氏體不銹鋼研發(fā)始于1913年，Cr-Mn-Ni-N不銹鋼于1926年在德國首先開始研制，美國后來由于同樣的原因，即戰(zhàn)爭導(dǎo)致鎳短缺，開始以錳、氮代鎳的不銹鋼研究，至40年代便取得了顯著成果。1955年美國鋼鐵協(xié)會（AISI）就將低Ni-CrMnN不銹鋼AIASI201、AISI202納入標(biāo)準(zhǔn)。1972年日本將它們（SUS201、SUS202）納入JIS標(biāo)準(zhǔn)，蘇聯(lián)1972年將12Х17Г9АН4（相當(dāng)AISI202）納入標(biāo)準(zhǔn)。中國1975年將1Cr 17Mn6Ni 5N（相當(dāng)201）和1Cr18Mn8Ni5N（相當(dāng)202）納入國標(biāo)（GB）。研究發(fā)現(xiàn)CrMn系不銹鋼有很多不可多得的特性，如○,1固溶處理后高的強(qiáng)度，○,2冷加工高的硬化率，高的強(qiáng)化系數(shù)，○,3無磁性（冷加工狀態(tài)下極低的導(dǎo)磁率），○,4優(yōu)良的耐磨性，○,5較小的晶間腐蝕傾向。所以CrMn系不斷得到改良和創(chuàng)新，不斷開發(fā)出一系列新鋼種，這就形成CrMnN不銹鋼與AISI300（CrNi系）并列的AISI200（CrMn系）不銹鋼。2002年美國ASTM不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中CrNi300系有77個(gè)標(biāo)準(zhǔn)牌號，CrMn200系有22個(gè)牌號，如加上企業(yè)牌號將超過30個(gè)。中國特殊鋼企 業(yè)協(xié)會2003年12月發(fā)布《Cr-Mn系不銹鋼厚板、薄板和鋼帶技術(shù)規(guī)范》中納入16個(gè)牌號。CrMn系不銹鋼已不完全是節(jié)鎳概念上的鋼種，而是發(fā)展一系列具有CrMn系不銹鋼特有優(yōu)異性能的材料。2003年全世界CrMn系不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到不銹鋼總量的7.5%，2004年產(chǎn)量占世界不銹鋼總產(chǎn)量的9%，已達(dá)230萬噸，2007年中國CrMn系不銹鋼產(chǎn)量為117.8萬噸，占中國不銹鋼總產(chǎn)量的16.35%。CrMn系不銹鋼市場擴(kuò)大，中心已轉(zhuǎn)移到印度和中國。

??? 200系早期開發(fā)是以錳、氮代鎳，代替18-8型鉻鎳奧氏體不銹鋼。18-8型Cr-Ni不銹鋼301、302、304（包括321）占不銹鋼總產(chǎn)量50%以上。這些鋼種耐蝕性、機(jī)械性能、高低溫性能、工藝性能、裝飾性等綜合性能極佳，廣泛應(yīng)用于民用到軍用的各領(lǐng)域，民用的建筑裝飾。家用電器，廚房設(shè)備和器皿，交通運(yùn)輸，環(huán)境保護(hù)，市政建設(shè)；軍工的航空，航天，核工業(yè)，艦船；工業(yè)領(lǐng)域的化工、化肥，石油，紡織，印刷，造紙，能源。表1列出了AISI200系列標(biāo)準(zhǔn)含錳奧氏體不銹鋼。早期研究了節(jié)鎳耐蝕的201，202，204，205，206也就是相對應(yīng)Cr-Ni系的301，302，304，305，316。接著研制211，將低碳氮、加Mn、Cu的鋼種，用于冷加工。201L、201LN等是201的改進(jìn)，解決晶間應(yīng)力腐蝕問題。用作汽車、火車、地鐵車廂相應(yīng)構(gòu)件。后來陸續(xù)發(fā)展了高強(qiáng)度耐蝕不銹鋼S21400（XM-31）,S24000（XM-29，Nitronic33），S28200（Carpenter18-18plus），S21900（XM-11，Nitronic40），S20910（XM-19，Nitronic50）及YUS120等。XM-31、XM-11用于航空，低溫系統(tǒng)，無磁部件。XM-11、XM-19等具有優(yōu)于316的耐蝕性，用于泵、閥、緊固件、海洋用材，熱交換器，彈簧等。1990年新的AISI203（XM-1，Cr17Ni5.5Mo0.25Cu2S0.25）易切削鋼，AMCO公司發(fā)展S20161（Nitronic60，Cr178.5Mn8.5Si4N）耐磨自潤滑不銹鋼也列入標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步開發(fā)一些無磁高強(qiáng)度CrMnNiN鋼。

???? 表2列出Mn、N帶Ni高強(qiáng)度無磁不銹鋼。YUS130（C0.2Cr21Ni6Mn9N0.3）是比較高Cr、高N的材料，SUS205，NASNM15，NTKS-4等幾乎是完全用Mn、N代替Ni的Cr17Mn15N0.35鋼。NASNM15M為獲得較好耐蝕性降低C保持一定Ni量。由于這些鋼種Mn含量都在10%以上，大大增加鋼中N的溶解度，因此N含量都在0.3～0.4%，固溶處理后可得到完全奧氏體組織而且十分穩(wěn)定，冷作后可得到無磁高的強(qiáng)度。

??? 表 3 列出201、202 和205 與對應(yīng)的300 系鋼固溶處理狀態(tài)下的物理性能，從這表可看出200 系和300 系物理性能沒有多大差別，幾乎是相當(dāng)?shù)?。但是冷加工后的透磁率的變化不同，由于冷作時(shí)誘變馬氏體程度不同，透磁率上升200 系比300 系?。▓D1）。

圖1 201、202、301、302??????????????? ?????????圖 2 冷加工對CrNiMn 和CrNi???????????????????????冷加工后的透磁率?????????????????????? ????????系不銹鋼機(jī)械性能的影響

??? 表4 指出固溶處理狀態(tài)下的機(jī)械性能，大部分200 系鋼中，由于含較多氮，有著比300

系高的屈服強(qiáng)度。只有211 由于低C、N，有著較低的屈服強(qiáng)度。包括211，S28200（18-18plus），YUS120 等含Cu 鋼都有較高延伸率，優(yōu)異冷加工性。

???? 201、202 與其他200 系材料不同，與301，302 等一樣都屬于亞穩(wěn)奧氏體系不銹鋼，有著較大的加工硬化性。圖2 示出這些鋼加工硬化曲線。201 與301 及202 于302 有類似的硬化特性。201，301 加工硬化性大一些。從圖1 看出馬氏體的生成量，各牌號是不同的，202，304 馬氏體生成的極少，加工硬化主要靠畸變。?? 204、204L 以下各鋼種，加工硬化幾乎都是靠畸變。CrMnN 系材料的機(jī)械性能和透磁率見表5。這些鋼種固溶處理狀態(tài)硬度在HV250 左右，

冷軋強(qiáng)化后強(qiáng)度更高，Hv 可達(dá)到500，但在此狀態(tài)下透磁率仍低于1.005。

??? 不銹鋼耐蝕性一般取決于鋼的組成元素，隨著Cr、Mo、N 等含量而改善，Mn 降低耐蝕性。表6 列出201，202 和301，302 在各種介質(zhì)中的耐蝕性。在所試驗(yàn)的介質(zhì)中，它們之間的耐蝕性基本相當(dāng)，但在鹽霧試驗(yàn)，室溫65%HNO3 和50%H3PO4 中201、202 的耐蝕性較301、302 差些。所以201、202 系那樣低Ni 鋼種在酸、堿中使用僅限于稀薄的溶液，而在耐大氣腐蝕上接近301、304。但是應(yīng)該指出高M(jìn)n 鋼耐晶間腐蝕性能較Ni 系要好，因?yàn)镸n 提高C在鋼中固溶度。圖3 指出202 和304 出現(xiàn)晶間腐蝕的臨界碳含量，202 臨界碳含量為0.07%，304 為0.03%。不銹鋼耐點(diǎn)蝕性主要取決于鋼中Cr、Mo、N 含量，216（0Cr21Mn8.5Ni6Mo2.5N）和XM-19（0Cr22Ni13Mn6Mo2.5N）耐點(diǎn)蝕性優(yōu)于CrNi 系316（0Cr12Mi14Mo2），XM-19 還有較好的抗氧化性。車輛用材料，原來使用的201，301 等硬化、半硬化材料，焊后產(chǎn)生晶間腐蝕應(yīng)力破裂，為此1990 年成功提供降低碳含量的201L、201LN，解決此問題，現(xiàn)已在實(shí)際應(yīng)用。含Mn 奧氏體系不銹鋼幾乎都含有大量N，較300 系Cr-Ni 鋼高溫強(qiáng)度高（圖4），抗高溫氧化性比300 系稍差，作為耐熱鋼使用，抗氧化溫度為800~850℃，XM-11 由于有較高Cr，抗氧化性能與304 相當(dāng)，使用溫度為850～900℃。

??? 關(guān)于200 系鋼的二次加工性，沖壓成型性，前面已談到，屈服強(qiáng)度高，稍硬一些，除了需考慮制作設(shè)備功率外，與Cr-Ni 奧氏體鋼具有同樣的優(yōu)異性能。

??? 近十年我國不銹鋼實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，1998 年粗鋼產(chǎn)量僅26.35 萬噸，2007 年達(dá)到720.6萬噸，10 年增長26.3 倍。2006 年就已經(jīng)超過日本，躍居世界第一。不銹鋼產(chǎn)能以達(dá)到1000萬噸以上，而且多采用世界先進(jìn)工藝技術(shù)裝備。太鋼新不銹鋼工程建成投產(chǎn)，成為年產(chǎn)能300萬噸全球最大的工藝設(shè)備最先進(jìn)的不銹鋼企業(yè)。寶鋼年產(chǎn)量144 萬噸不銹鋼工程全面建成投產(chǎn)，張浦、上海克虜伯、酒鋼、青浦、聯(lián)眾都相續(xù)建成投產(chǎn)。大批民營資本也進(jìn)入不銹鋼材料生產(chǎn)領(lǐng)域，一批普遍采用電爐-爐外精煉-連鑄生產(chǎn)的合理工藝技術(shù)的不銹鋼民企成為我國不銹鋼行業(yè)的一支重要力量，如福建吳航、青山集團(tuán)、內(nèi)蒙華業(yè)、西南不銹等。鋼種結(jié)構(gòu)日趨合理。10 年前我國不銹鋼類基本上以奧氏體和馬氏體為主，同時(shí)生產(chǎn)少量的上述標(biāo)準(zhǔn)CrMn（200 系）不銹鋼，基本上不能生產(chǎn)鐵素體不銹鋼。十年來發(fā)生了巨大的變化，2006 年Cr 鋼（400 系）生產(chǎn)118.6 萬噸，占不銹鋼年產(chǎn)量的22.34%，CrMn 鋼（200 系）81.1 萬噸，占15.3%。2007 年Cr 鋼（400 系）生產(chǎn)183.9 萬噸，占不銹鋼產(chǎn)量25.52%，CrMn鋼（200 系）117.8 萬噸，占16.35%。Cr 鋼除傳統(tǒng)的409、430 外，新開發(fā)的434、436、439和444 不銹鋼等現(xiàn)代鐵素體不銹鋼新品已供應(yīng)市場，443、445、446 高Cr、高Cr、Mo 鐵素體不銹鋼正在開發(fā)，即將進(jìn)入市場。CrMn 鋼（200 系）除傳統(tǒng)的201、202、204、219 等外，主要圍繞經(jīng)濟(jì)性亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼、高強(qiáng)度CrMnN 不銹鋼奧氏體不銹鋼和超級奧氏體不銹鋼進(jìn)行開發(fā)。

??? 近十幾年 Mn 系不銹鋼發(fā)展主要圍繞著三個(gè)方面：1、經(jīng)濟(jì)性亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼，2、高強(qiáng)度CrMnN 奧氏體不銹鋼，3、超級奧氏體不銹鋼。

??? 研發(fā)的核心仍然是節(jié)鎳，廉價(jià)，良好的機(jī)械性能和成形性能。表 7 列出各國研發(fā)的經(jīng)濟(jì)型CrMn 系不銹鋼，表8 列出亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼的物理性能，表9 列出亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼的機(jī)械性能。

??? 204Cu 的Ni 含量較304 低6%，加入3%Cu，8%Mn，≤0.25N，有著與304 類似的成型性，加工硬化速率和耐蝕性。棒、線材已大量取代304，供冷鍛緊固件、彈簧、絲/繩、釘、護(hù)板、鋼帶生產(chǎn)。NTK D-7 與204Cu 基本相似。NTK D-9 、NTK D-10 是在NTK D-7 基礎(chǔ)上將Ni 從～3%分別增加到～4%、～5%，N 從0.25%降至0.20%、0.15%，此二鋼種強(qiáng)度略有降低，塑性稍有提高，鋼的成型、耐蝕性較NTK D-7 稍好。NTK D-9、NTK D-10 與美國AISI211類似，多用于生產(chǎn)板材，適于廚房設(shè)備，電氣設(shè)備，器皿，室內(nèi)裝飾等使用。J4 的Cr 降至16%以下，Ni 降至1%，加入1.5%Cu，N ≤0.20%，J4 固溶處理后為單一奧氏體組織，強(qiáng)度及加工硬化速率高于304，成型性與304 相當(dāng)。但是J4Cr 在16%以下，Ni 僅為1%，又加入9%Mn。如圖5 所示CrMn 鋼中合金元素對在1000ppmCl-、80℃溶液中點(diǎn)蝕電位的影響。點(diǎn)蝕電位與Cr+3.3 Mo +30N-Mn 成正比，這意味著Mn 的加入降低鋼的耐蝕性。圖6、表10 示出了J4、409、00Cr13、439、304 在30℃的3.5%NaCl 溶液中的點(diǎn)蝕電位，409 的耐蝕性（點(diǎn)蝕電位）與409 相當(dāng)。較439、304 差得多。因此，J4 只適用于室內(nèi)的裝飾、室內(nèi)用具，器皿，要求強(qiáng)度的弱腐蝕介質(zhì)。204M 有著優(yōu)異的強(qiáng)度和塑性配合，特別在不同冷變形量下強(qiáng)度和塑性都比相對應(yīng)的304 高，適宜于做汽車機(jī)構(gòu)部件，如空間構(gòu)架，底盤和結(jié)構(gòu)不見，燃料缶和沖擊吸收部件。

??? CrMnN 不銹鋼具有很多重要特性：高強(qiáng)度，高耐磨性，高韌性、耐蝕性、無磁性，近十年來隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步，使之得到發(fā)展并已在某些工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。表11 列出各國研發(fā)一些高強(qiáng)度CrMnN 鋼。CrMnN 不銹鋼固溶處理和冷作后的機(jī)械性能是十分誘人的，鋼的屈服強(qiáng)度是Cr18Ni9 的2.5~3 倍，而且延性不低于Cr18Ni9（表12、圖7）。室溫ISO-Y 沖擊韌性280J，冷至-80 沖擊韌性仍有70J。CrMnN 奧氏體不銹鋼靠變形再結(jié)晶細(xì)化晶粒，隨后冷軋，冷拔和時(shí)效，鋼的屈服強(qiáng)度可達(dá)到3400MPa，可用作彈簧，彈簧線圈，橡膠加強(qiáng)絲（高壓軟管）。CrMnN 鋼有很高的加工硬化能力，磨損表面容易加工硬化，高Cr，有相當(dāng)好的耐蝕性，97 年南非引進(jìn)了0Cr19Mn10N0.5 牌號，大量用于采礦工業(yè)。電廠發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)要求材料，無磁、高強(qiáng)度、高韌性、耐蝕。以前采用Mn18Cr4C0.5，因耐蝕性、韌性滿足不了要求，近十年已改換成0Cr18Mn18N0.6 0Cr18Mn 18N 0.9 。護(hù)環(huán)環(huán)境溫度≥100℃ ，采用了耐蝕性更好的0C r1 6Mn14Mo3N0.9 鋼。石油鉆探、勘探需要無磁鉆鋌。無磁鉆鋌是一種長的無縫厚壁管，管內(nèi)裝入各種儀器，要求鉆鋌無磁、高強(qiáng)度、耐蝕，表11 所列鋼種是具有不同強(qiáng)度，不同耐蝕性的無磁材料，已廣泛采用，我國每年需要幾千噸。

??? 沿海電廠熱交換器、海水淡化、脫鹽工業(yè)，煙道脫硫等設(shè)備以往必須采用 Ti 合金，或Ni-Cr-Mo 合金，近十年研發(fā)一些高氮的CrNiMnMoN 鋼可以代替價(jià)格昂貴的Ti、Ni-Cr-Mo合金。表13 列出了近十幾年來研發(fā)的新鋼種。這些鋼種都有高Cr、Mn、Mo 和特別高的N，所以都有極高的強(qiáng)度和耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕性能。德國合金1.4565 已被選用作為排煙除硫、沿海海水淡化和脫鹽裝置的材料，并且被確定為我國天津海水淡化用設(shè)備首選材料。

??? 根據(jù)國內(nèi)外市場的需求及我國工業(yè)發(fā)展的情況，CrMn 系奧氏體不銹鋼系列中的亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼和特殊性能的CrMnN 奧氏體不銹鋼將會有較大的發(fā)展。

??? CrMn 系亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼有著較304 不銹鋼高的強(qiáng)度，較好的強(qiáng)度和韌性的配合，較好的成型性、拋光性、可焊性，廉價(jià)，但是有著比304 差的耐蝕性。產(chǎn)品使用中出現(xiàn)不少問題，如在沿海或潮濕的大氣中出現(xiàn)銹蝕，城市過街天橋、室外裝飾都呈現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕。為了CrMn系亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)CrMn 系（200 系）不銹鋼的試驗(yàn)研究，對J4 的成分進(jìn)行必要調(diào)整。研究各鋼種的耐蝕性能，綜合性能。根據(jù)使用條件、環(huán)境正確選擇鋼種。對號入座的在交通運(yùn)輸、家用電器、建筑裝飾、廚房設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng)用。充分發(fā)揮材料特性又不超過材料耐蝕性能使用極限，歐洲生產(chǎn)商在2007 年召開“解決生產(chǎn)200 系問題”上提出Cr 的最低標(biāo)準(zhǔn)不能低于16.5%，印度不銹鋼研究人員也提出將J4 鋼中Cr 提高至16.5%以上的意見。如果能正確選用CrMn 系（200 系）不銹鋼，無論在生產(chǎn)上，設(shè)備制造上，使用效果上都會達(dá)到價(jià)廉物美。不銹鋼在民生上需要量很大，只要我們能生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品，CrMn系不銹鋼必然會有更好的發(fā)展。

高氮 CrMnN 奧氏體不銹鋼具有高的強(qiáng)度、韌性，高耐磨性，無磁性，耐蝕性等特性，在工業(yè)上有廣泛的需要。今后在以下諸多方面會有較大的發(fā)展：1、高強(qiáng)度、高耐蝕性和良好低溫韌性的高氮CrMnNiN 鋼，可為飛機(jī)、宇航和艦船提供性能優(yōu)異的棒、絲、鍛件、中板、薄板來制作容器、管、閥、纜線等。2、耐磨、耐蝕、高韌性高氮CrMnN 奧氏體不銹鋼，可為采礦工業(yè)提供耐蝕，耐磨機(jī)械設(shè)備，采掘設(shè)備用材。3、無磁、高強(qiáng)度、耐蝕高氮CrMnMoN奧氏體不銹鋼，可為油田提供無磁鉆鋌，為電廠發(fā)電機(jī)提供無磁護(hù)環(huán)等4、高耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕高氮CrNiMnMoN 奧氏體不銹鋼，可為沿海工廠海水熱交換器、海水淡化設(shè)備、排煙除硫裝置提供優(yōu)異材料。