第二次世界大战后到20世纪50年代前半期,由于碳的含量没有充分降低,所以用于化学设备的奥氏体不锈钢在使用上的最大腐蚀问题就是晶间腐蚀。晶间腐蚀尤其容易在焊接部位产生,这作为一种现象,很早以前就已经为众人所知。在防止晶间腐蚀对策方面,虽然知道如前文所述的德国专利中给出的低碳化以及添加稳定化元素,可是低碳钢中的碳含量约为0.06%,其耐晶间腐蚀性尚不完全,所以人期望能在工业上获得更低的碳含量。


  因此,如前章所述,人们一直在探讨在电弧炉中使用氧气制钢法,结果到1955年左右,日本国内的各不锈钢生产厂家都能够稳定生产碳含量在0.03%以下的钢。如前章所述,JIS中规定的不锈钢中碳含量的上限1951年是0.060%,1955年就成为0.04%,然后又变为0.03%、0.030%,这种严格的变化反映了为了低碳化而带来的氧气制钢技术的进步。


 能够制造低碳奥氏体不锈钢以后,对于其晶间腐蚀的热处理的影响问题,已经由竹原(1955年)(1958年)、川田等人(1957~1958年)探讨过了,所谓的TTS(Time-Temperature-Sensitization)曲线,是有关低碳钢以及用钛或者铌使碳稳定化的钢,而耐晶间腐蚀性较好的奥氏体不锈钢就被生产应用了。另外,1949年Binder等人发表了以下实验式(大于零侧具有免疫性),其内容是对晶间腐蚀的免疫度,从实验式中可以明了,不仅是碳含量,主要合金元素也有所影响,铬含量增大耐晶间腐蚀性就会提高,而镍含量增大耐晶间腐蚀性就会降低。


    6.17(%C)-0.83+13.8(%Cr)-10(%Ni)-276 (1)


 (不过,0.015%~0.050%C,16%~25%Cr,7%~25%Ni)


  竹原(1957年)也认为铬含量增大,耐晶间腐蚀性就增强,关于元素对晶间腐蚀敏化的影响,稍后 Tedmon等人(1971年)进行过热力学探讨,也确认了Cr、Ni的影响。如上实验式所示,因为镍含量增加耐晶间腐蚀性就增强,所以在日本各公司所生产的高镍耐腐蚀性不锈钢中,单靠减少碳含量难以完全防止厚板焊接部位的晶间腐蚀,所以在一定程度的低碳化的同时,开始添加由碳和稳定化合物所形成的铌(或者是钛)。也就是说,在美国的 Carpenter 20 中添加铌就成为了Carpenter 20Cb,把镍含量提高到33%的钢(Carpenter 20Cb-3)以及 Incoloy 825 中分别添加了镍和钛。如表3.4所示,日本的高镍耐腐蚀不锈钢中,镍含量在20%以上的几乎都添加了铌或者是钛。可是,此后开发的添加氮的奥氏体不锈钢中,由于这些元素会生成氮化物,所以没有添加,而是通过低碳化来确保耐晶间腐蚀性。


 在硝酸工厂或核燃料废弃物处理工厂等氧化性较强的环境中,也存在耐晶间腐蚀问题,对于纯硝酸,在其浓度为68%左右的共沸点以下时,通常使用304L不锈钢,可是,在含有更浓的浓硝酸或者高氧化性物质的硝酸中,其环境为强氧化性环境,难以抵抗,所以在这种情况下就要使用高铬量的不锈钢SUS310S不锈钢即碳含量在0.02%以下的310EL钢,或者是添加了铌的310Nb不锈钢。310Nb不锈钢是作为用于核燃料废弃物处理工厂的钢材,由法国开发的,不过日本国内也有进一步改良生产的产品。可是对于更为高浓度硝酸等氧化性较强的过钝态域中的晶间腐蚀,其作用还并不完全,除了此前的低碳化以及添加铌等稳定化元素外,1980年前后日本国内开发了含硅较多的奥氏体不锈钢。这些不锈钢与此前的高硅铸铁、搪玻璃相比,易于大型化和加工,而且在焊接方面比其他非铁金属更为优越,所以被广泛利用。此外,还开发了比310ELC更廉价,又具有同等耐硝酸性的双相不锈钢(1982年),含高硅的双相不锈钢(1986年)。表3.5中列举了用于硝酸成套设备的在日本开发的不锈钢成分,17Cr-14Ni-4Si-Nb钢在98%硝酸容器中代替铝 1070来使用,在98%硝酸和浓硫酸的混酸容器中,利用对气相部位约100%的硝酸的耐腐蚀性,代替316L不锈钢来使用。比普通的不锈钢铬含量少,硅含量多的11Cr-16.5Ni-6Si-Zr-Ti钢,是作为能抵抗高温高浓度硝酸的钢而被开发的,而在这种环境中上述钢种是难以抵抗的。另外,双相不锈钢27Cr-8Ni-0.1N中没有特别添加多量硅,并不是面向高浓度硝酸的,可是由于是双相,其耐晶间腐蚀性还是十分出众的。