在美國,1934年最初出現了不銹鋼制鐵道車輛,日本則是在1952年由于關門隧道用的EF10型電動機車的車體要求耐海水腐蝕性比較強,所以首次使用了不銹鋼。但是真正意義上開始使用不銹鋼是在1958年,當時生產了5輛作為日本國鐵的東海型客車(SARO153型),還有3輛作為東京特快電鐵的5200型電車。這些車輛的表皮使用了當時日本國內剛剛開工生產的20H森吉米爾式不銹鋼鋼帶,所以被稱為半不銹鋼車輛(或者表皮不銹鋼車輛)。車體為鋼制,外皮使用了SUS304制的不(bu)銹(xiu)鋼板。不銹鋼板是代替涂層鋼板來使用的,主要目的是為了應付腐蝕以及通過無涂層化來降低保養費用[401作為鐵道車輛用不銹鋼,美國當時使用了AISI200系(尤其是AISI201:17Cr-4Ni-6Mn-N鋼)作為外層鋼板,Budd公司在1956年將159輛車的表皮全部使用了AISI200系鋼種來生產。日本當時200系不銹鋼有一部分已用于生產,但是還沒有普及,沒有用于上述的不銹鋼車輛。


 為了進一步加強車輛的輕量化、提高“免保養”的效果,1962年生產出了“全不銹鋼”的車輛,車的骨架也使用了不銹鋼。這是日本東京車輛制造和美國的Budd公司技術合作的結晶。通過對影響 SUS301 鋼強度的調質輥壓、加工、焊接方法等進行改善,外表使用SUS304或者SUS301,并且進行波紋加工、排氣扇成形、焊接組裝等,除了底框的特殊部分,全都使用不銹鋼來制造。經過努力,最后東京特快7000型問世了。根據不銹鋼的不同鋼種,基于強度方面的考慮,多采用SUS301(w(C)<0.15%)作為冷軋材料。點焊的焊接熱影響不大,所以一般適合大多數情況;但是局部組裝所使用的電弧焊接部分,由于使用環境的緣故以及用于清洗的清潔劑的原因,曾經發生過晶間腐蝕和晶界應力腐(fu)蝕斷裂,成了一個問題。


為此,如(ru)何防止上述的(de)(de)晶間腐蝕或者(zhe)晶界應(ying)力(li)腐蝕斷裂,實現不銹鋼的(de)(de)高(gao)強度化呢?不銹鋼生產商對301鋼(17Cr-7Ni)的(de)(de)C、N、Ni等(deng)成(cheng)分以(yi)及調質輥壓(ya)的(de)(de)影(ying)響(xiang)進行了研(yan)究(jiu),并(bing)于1981~1984年報告了研(yan)究(jiu)結果。


 平松(song)等(deng)(deng)(deng)(deng)(1981年(nian)(nian))明確了C、N、Mn、Ni等(deng)(deng)(deng)(deng)含量(liang)(liang)(liang)(liang)對(dui)拉(la)(la)伸特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,并(bing)且認(ren)為(wei)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)在0.06%以(yi)(yi)(yi)下(xia)時(shi)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)就會變(bian)得(de)緩慢,進(jin)而(er)分別在1981年(nian)(nian)和1984年(nian)(nian)還斷定(ding):實施冷加(jia)(jia)工以(yi)(yi)(yi)后進(jin)行晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)敏化處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候敏感(gan)性會增加(jia)(jia),所(suo)以(yi)(yi)(yi)有必要將(jiang)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)進(jin)一(yi)步降(jiang)低到0.03%以(yi)(yi)(yi)下(xia)。另外(wai),鋸屋等(deng)(deng)(deng)(deng)(1981年(nian)(nian))以(yi)(yi)(yi)0.02C-0.5Si-1.8Mn-17Cr-7.8Ni-0.12N鋼為(wei)基礎研究(jiu)了各種元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,特(te)別明確了奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體穩定(ding)度(du)(du)(du)(Md3o)與調(diao)質(zhi)輥(gun)壓(ya)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)延展(zhan)以(yi)(yi)(yi)及(ji)屈服比的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系。進(jin)而(er),田(tian)中等(deng)(deng)(deng)(deng)(1982年(nian)(nian))研究(jiu)了奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體對(dui)0.02C-17Cr-7 Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉(la)(la)伸特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,搞清(qing)楚(chu)了下(xia)列問題(ti):拉(la)(la)伸強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)在很(hen)大(da)程度(du)(du)(du)上取決于應變(bian)致生馬氏(shi)體(α')的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)(liang)(liang),并(bing)隨(sui)著(zhu)(zhu)Ni當(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)[Ni+0.35Si+0.4Mn+0.65Cr+12.6(C+N)]的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)而(er)降(jiang)低;另外(wai)屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)幾乎不受Ni當(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響但會隨(sui)著(zhu)(zhu)氮(dan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)而(er)增大(da),相(xiang)反的(de)(de)(de)(de)(de)(de),延展(zhan)性受Ni當(dang)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響比較大(da),等(deng)(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)(deng)。平松(song)等(deng)(deng)(deng)(deng)(1984年(nian)(nian))也(ye)得(de)出了如下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結論(lun):17Cr-7 Ni鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)會隨(sui)著(zhu)(zhu)碳(tan)(tan)(tan)以(yi)(yi)(yi)及(ji)氮(dan)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化而(er)增大(da),但氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用在奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體相(xiang)時(shi)是碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2倍,在α相(xiang)時(shi)卻是碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/2;還有,拉(la)(la)伸強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體穩定(ding)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升(sheng)而(er)下(xia)降(jiang),同一(yi)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)度(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)碳(tan)(tan)(tan)以(yi)(yi)(yi)及(ji)氮(dan)量(liang)(liang)(liang)(liang)而(er)增大(da);延展(zhan)性隨(sui)著(zhu)(zhu)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體穩定(ding)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上升(sheng)而(er)提高;從耐(nai)腐蝕(shi)(shi)性和強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)兩方面來看最佳成(cheng)分是0.02C-17Cr-6.7 Ni-0.12N。


 根據這些研究結果,為了(le)改善耐晶間腐蝕性(破裂),將碳量(liang)調整(zheng)為0.03%以(yi)下,并通過(guo)氮的(de)添加以(yi)及適當成分的(de)比(bi)例調整(zheng)開(kai)(kai)發出了(le)能同時滿足(zu)強度(du)需求(qiu)的(de)17Cr-7 Ni鋼,1983年以(yi)后開(kai)(kai)始(shi)被鐵道(dao)車(che)輛采(cai)用。此鋼在(zai)1991年被JIS定為SUS301L(w(C)≤0.030%、(N)≤0.20%)。


 車(che)輛底座部位由于(yu)大(da)量地進(jin)行電焊(han),而SUS301L這樣的(de)硬材會(hui)因焊(han)接(jie)而導致強(qiang)度的(de)下降,所以不能采用(yong),而采用(yong)SPA-H.基(ji)于(yu)輕量化(hua)的(de)考(kao)慮,開發出了雙相(xiang)不銹鋼(0.01C-2Si-4Mn-19Cr-5Ni-2Cu-0.02N),確保(bao)焊(han)接(jie)部分(fen)也(ye)不會(hui)軟(ruan)化(hua)。