不锈钢标准中的铬锰系

    奥氏体不锈钢可分为铬镍系奥氏体不锈钢和铬锰系奥氏体不锈钢两个系列。
    铬镍系奥氏体不锈钢以镍为主要奥氏体化元素。它们在多种腐蚀介质中具有优秀的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能、工艺性能及可焊接，因而在化工、石油、海洋、食品、轻工等多种领域具有广泛的用途。但这个系列的钢强度和硬度偏低，不宜在承受较重负荷及对硬度和耐磨性有较高要求的设备和部件上使用。
    铬锰系奥氏体不锈钢是往钢中加入锰和（或）氮代替贵重金属镍元素而发展起来的，它的奥氏体化元素，除锰之外还有氮，一般还有适量的镍。钢中锰起稳定奥氏体的作用。由于氮强烈地形成并稳定奥氏体且起很好的固溶强化作用，提高了奥氏体不锈钢的强度，因此这个系列的不锈钢，适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。
    近年来，我国的不锈钢消费量急剧增长，铬锰系奥氏体不锈钢在国内的生产、使用发展很快，而且进口量很大。为了更好地了解铬锰系奥氏体不锈钢的特性和用途，做到正确选材，合理用材，本文特从不锈钢标准这个侧面对列入标准的铬锰系奥氏体不锈钢牌号做些介绍。
    一、标准中铬锰系奥氏体不锈钢牌号
    1、我国不锈钢标准中铬锰系（相当于美国200系）奥氏体不锈钢牌号
    我国现有不锈钢产品的标准44项，其中国家标准31项，行业标准13项，包括了热加工和冷加工的棒、型、板、带、管、盘条、丝、绳等多类通用及专用的材料标准。其中，列有铬锰系奥氏体不锈钢牌号且具有代表性的主要产品标准是热轧棒材、热轧钢板钢带、冷轧钢板钢带、盘条等几个标准。这些标准的现行版中列有铬锰奥氏体钢5个牌号，其中热轧和冷轧钢板钢带标准进行了修订，新修订标准中又增加了2个牌号。这些牌号与美国ASTM200系列牌号的对应关系或其来源，以及主要化学成分列于表1，各牌号的主要特性和用途举例列于表2。
    从表1、表2看出，这些牌号都是国内外生产使用成熟的牌号，列入正式标准也有很长时间。从各牌号的主要化学成分看，只有2Cr13Mn9Ni4一个牌号的铬含量为13%，其余牌号的铬都在15%、16%、17%、18%。而2Cr13Mn9Ni4的镍含量平均大于4%，锰含量为9%，碳含量较高为0.15%～0.30%，因此该钢具有较高的力学性能和较好的耐大气腐蚀性能，目前主要用于制造飞机机身和机尾上的结构零件。该牌号已从GB/T3280新修订版中取消，专门列入航空用不锈钢板标准中。再看镍含量，03Cr16Mn8Ni2N和2Cr15Mn15Ni2N两个牌号的镍低一点，为2%。其余牌号都在4%以上。03Cr16Mn8Ni2N（204），在美国ASTM A666“退火或冷加工奥氏体不锈钢厚板、薄板、钢带和扁钢”和ASTM A240“压力容器用耐热铬及铬镍不锈钢厚板、薄板和钢带”两个标准中均有此牌号，并已于去年列入我国不锈钢协会技术规范SSCS/R1-2003《Cr-Mn系不锈钢厚板、薄板和钢带》中。2Cr15Mn15Ni2N则是国内研制的代替1Cr18Ni9Ti制造电子设备无磁元件的专用材料。

表1  我国不锈钢标准中的铬锰系奥氏体不锈钢

注：“√”表示该标准中有此牌号

表2  铬锰系奥氏体不锈钢的特性和用途

2、美国ASTM标准中200系列（铬锰系）奥氏体不锈钢牌号
    美国ASTM的不锈钢标准约有70多个（耐热钢包括在其中），标准体系的特点是有一个专门的牌号标准，即ASTM A959，该标准中列有不锈钢牌号201个，其中奥氏体不锈钢99个，200系列牌号占21个，如表3所示。从这21个牌号的化学成分看出：铬含量，只有S21500一个牌号的铬含量最低，为15%，其它牌号均在16%以上，而S21500的镍含量为10%，还有一定含量的钼、铌、钒、硼。镍含量，一个牌号即S21400的镍含量为1%，但铬含量为18%，锰含量为15%，氮含量为≥0.35%；一个牌号即S28200为无镍，但铬含量为18%，锰含量为15%，氮含量为0.5%，钼铜各1%。这三个牌号的化学成分显示，它们仍然具有较高的综合力学性能和良好的耐腐蚀性能，无疑是做为专门材料使用的。
    美国在研制开发铬锰系奥氏体不锈钢方面作了大量坚实的工作，创立了200系列不锈钢的完整体系，列入标准的牌号也很多。根据制定标准的一般原则，可以断定，列入ASTM的21个牌号，在美国的生产、使用，应该是成熟的、科学的。  

表3  美国ASTM标准中200系列（Cr-Mn系）奥氏体不锈钢

注：“√”表示该标准中有此牌号

    3、日本JIS不锈钢标准中的铬锰系（200系）奥氏体不锈钢牌号
    日本JIS不锈钢标准20多项，没有专门的牌号标准。在JIS G4303-1998不锈钢热轧棒材标准中，列有SUS201和SUS202，相当于美国ASTM的201和202两个牌号；在JIS G4308-1998不锈钢热轧盘条标准中列有SUS201。JIS G4304不锈钢热轧钢板钢带和JIS G4305不锈钢冷轧钢板带两个标准，1991年的版本中均列有SUS201和SUS202，但在1999年的新修订版本中这两个牌号都已取消。
    4、欧洲EN不锈钢标准中的铬锰系（200系）奥氏体不锈钢牌号
    欧盟委员会各成员国在实行经济一体化的同时，也在实施统一的标准化。欧洲标准化委员会制定的标准（代号EN）正在取代欧盟各成员国的原有标准。
    EN不锈钢标准有一个专门的牌号标准，除压力容器专用钢材标准和钢管标准外，其它钢材就是两大标准，即扁平产品（包括热轧和冷轧厚板、薄板、钢带、宽扁钢）标准和长条产品（包括热轧和冷轧型钢、棒材、盘条）标准。标准中列入铬锰系奥氏体不锈钢牌号3个，如表4所示。

表4  EN不锈钢标准中铬锰系奥氏体不锈钢牌号

    5、国际标准ISO不锈钢标准中的铬锰系（200系）奥氏体不锈钢牌号
    国际标准ISO原有10多个不锈钢标准，近几年经过改造、修订，制定了专门的牌号标准，除钢管和专用材料外，其它钢材也和EN标准一样，制定成扁平产品和长条产品两大标准。标准中列入的铬锰系奥氏体不锈钢牌号除201外，还有相当于202一个牌号（对202的成分进行了调整）和另外两个牌号，见表5所示。

表5  ISO不锈钢标准中铬锰系奥氏体不锈钢牌号

    二、几点议论
    1、我国不锈钢国家标准中列有铬锰系奥氏体不锈钢牌号7个，其中4个分别相当于美国ASTM标准牌号201、201L、202、204，1个为前苏联гＯＣＴ标准牌号，2个为国家研制牌号。这些牌号的主要特性和用途，本文作了概要介绍，更详细的情况也可在其它有关资料中查到。对不锈钢这样贵重金属材料的使用，必须做到科学选材，合理用材。为此，首先必须了解每个牌号的特性和它适合在什么条件下使用，切不可只用所谓有无磁性来判断不锈钢的品质。
    2、美国ASTM标准中列有200系列牌号21个，这些牌号的铬含量都在15%以上，大部分牌号的镍含量都大于4%，少数几个牌号的镍小于2%，但它们的铬、锰、氮含量都很高，甚至含有钼铜铌钒等元素。因此，在美国ASTM的200系列牌号中我们找不到镍小于1%而铬又小于14%的牌号。这就说明，ASTM的牌号是经过生产使用的实践证明成熟的牌号，在一定条件下是可代表铬镍奥氏体钢使用的。
    3、日本JIS标准，欧洲EN标准和国际ISO标准中列入的铬锰系奥氏体不锈钢较少，只有201、202几个典型牌号。值得思考的是，日本JIS新修订的不锈钢钢板钢带标准和欧洲EN制订的不锈钢长条产品标准，都取消了原标准中列入的201、202两个牌号。为什么？最主要的理由可能是：标准是技术政策，是一个国家或地区的技术经济发展导向，取消200系列铬锰钢，意味着日本和欧洲工业发达国家正趋向于发展铁素体不锈钢。铁素体不锈钢不含镍元素，成本和价格低于铬锰奥氏体不锈钢，而综合性能好，在铬含量相当的条件下其耐蚀性能与铬镍奥氏体不锈钢相当。由此看来，由于我国是一个缺镍的国家，也应该大力提高铁素体不锈钢的生产和消费结构，正确合理地选择使用铬锰系列不锈钢。