根據(jù)社會對鋼的高強(qiáng)度化要求研究了種種的強(qiáng)化方法，并作為應(yīng)用開發(fā)的重點(diǎn)，對耐蝕性的不銹鋼亦不例外地被要求高強(qiáng)度化。因?yàn)閺?qiáng)度提高后板厚可變薄，有利于部件輕量化，同時使用壽命亦可延長，從而好處很多。特別是在2000年日本建筑標(biāo)準(zhǔn)法實(shí)施修訂后，不銹鋼被列入鋼結(jié)構(gòu)用材料，JISG4321建筑結(jié)構(gòu)用不銹鋼作為一般結(jié)構(gòu)材料被批準(zhǔn)，從而不銹鋼的高強(qiáng)度化更為重要。
鋼的變形主由于位錯運(yùn)動。由于抑制位錯運(yùn)動致使變形困難時，鋼則得到強(qiáng)化。具體方法有固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、加工強(qiáng)化、馬氏體相變強(qiáng)化和晶粒微細(xì)化強(qiáng)化等，現(xiàn)就不銹鋼的強(qiáng)化方法、強(qiáng)化后的結(jié)構(gòu)和用途簡介如下：
（1）固溶強(qiáng)化。使合金元素固溶入純金屬時，一種為合金元素進(jìn)入基體金屬晶粒的原子間隙，稱為侵入型。不銹鋼是將Cr和Ni固溶入鐵中的合金，應(yīng)屬于固溶強(qiáng)化狀態(tài)，但Cr、Ni對Fe的固溶強(qiáng)化作用很小。經(jīng)試驗(yàn)得知，對Cr、Ni奧氏體不銹鋼強(qiáng)化作用大的為侵入型元素的N和C，如在SUS304中使N固溶后產(chǎn)生的SUS304N1（含N0.1%-0.25%），和SUS304N2（含N0.15%-0.30%），其含N量為SUS304（含0.04%）的2-7倍，其強(qiáng)度為SUS304的1.5-2倍。按JISSG4305有關(guān)固溶化狀態(tài)的力學(xué)性能規(guī)定，SUS304為205N/mm2以上，SUS304N2為345Nmm2以上。由于加N而產(chǎn)生的此類強(qiáng)化不銹鋼已在結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度部件上廣泛應(yīng)用。
固溶強(qiáng)化不僅限于常溫強(qiáng)度，對提高高溫強(qiáng)度亦有效。由此，比其它方法更有利于焊接用高強(qiáng)度不銹鋼。如后述的利用加工硬化的SUS301（17Cr-7Ni）為改善其焊接部件的耐蝕性而將C降低的SUS301L，為保持焊接部件的強(qiáng)度便靠加入0.2%以下的N來解決，現(xiàn)已被鐵道車輛普通采用。
（2）析出強(qiáng)化。是在基體金屬中制造析出物（碳化物、氮化物、金屬間化合物等）使之強(qiáng)化的方法，由于析出物可妨礙位錯運(yùn)動，故在母相中以微細(xì)而多數(shù)分布的狀態(tài)有利于提高強(qiáng)度。析出強(qiáng)化利用鋼中合金元素的固溶度隨溫度變化而不同的原理。利用析出強(qiáng)化的不銹鋼稱為析出硬化（PH）型不銹鋼，JIS G4304中按固溶化狀態(tài)的基體組織分類為馬氏體系和半奧氏體系的2類析出硬化型不銹鋼。
馬氏體系的不銹鋼SUS630（17Cr-4Ni）含Cu約4.0%，在1050°左右的高溫下將Cu固溶于奧氏體相中，在冷卻過程中Cu在過飽和的馬氏體組織中發(fā)生作用，再經(jīng)450-480℃、1-4h析出硬化處理后，則在基體的馬氏體中以Cu富化物公散析出而使鋼強(qiáng)化。其硬度經(jīng)固溶化處理后為350HV，經(jīng)析出硬化處理后達(dá)450HV。SUS630以強(qiáng)度高及耐蝕性與SUS304相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，已廣泛用于彈簧材、飛機(jī)結(jié)構(gòu)用材、刀具等處。
半奧氏體系的PH不銹鋼為強(qiáng)度和加工性兼優(yōu)的特殊鋼種，它是在SUS301中加入Al的17.7PH不銹鋼SUS631（17Xr-7Ni-1.2Al），它在固溶強(qiáng)化處理后的常溫下具有加工性好的奧氏體組織；如再經(jīng)950℃10分鐘熱處理，通過便C的固溶量變化以提高馬氏體相變點(diǎn)（Ms點(diǎn)），接著在Ms點(diǎn)（-70℃）附近冷卻，使成為馬氏體組織（RH950處理）。亦有在固溶強(qiáng)化處理后經(jīng)冷加工生成加工誘發(fā)馬氏體的方法（CH900處理）。馬氏體形成后，在510℃左右加熱以實(shí)施析出硬化處理時，Al、Ni析出，使在奧氏體狀態(tài)下為280N/mm2的強(qiáng)度經(jīng)析出硬化后達(dá)到1520-1700N/mm2的高水平。
（3）由加工硬化產(chǎn)生的強(qiáng)化。使鋼變形時給晶粒施加剪切應(yīng)力，位錯在運(yùn)動的同時給晶粒引發(fā)更多的位錯。加工硬化指通過軋制、拉拔等塑性變形使晶粒內(nèi)的位錯密度增大以對鋼強(qiáng)化的方法。這種加工硬化的作用，對奧氏體系比鐵素體系更大。如18Cr-8Ni成分的準(zhǔn)穩(wěn)定奧氏體系在隨著位錯密度的加大而使硬化上升，便生成馬氏體（加工誘發(fā)變態(tài)），很易得到高強(qiáng)度。
利用加工硬化形成的材料稱為硬材，其強(qiáng)度隨軋制的變化分為H（硬度）、2/3H、1/2H等不同的水平。SUS302（17Cr-7Ni）硬材已廣泛用于家用電器的壓緊板簧、汽車發(fā)動機(jī)墊圈和通信機(jī)器的連接器等板簧制品。由加工誘發(fā)的馬氏體帶有磁性，故SUS301和SUS304等硬材亦有磁性。
非磁性的彈簧用材料推高M(jìn)n不銹鋼的AISI205（17Cr-15Mn-1.5Ni-0.35N），它是以Mn取代SUS301中的Ni，其性質(zhì)不同主要由于N而生成較多的固溶體并充分發(fā)揮了固溶強(qiáng)化的效果。如固溶化處理狀態(tài)下的硬度SUS304為180HV，而AISI205則為270HV。進(jìn)一步加工后發(fā)現(xiàn)有顯著的加工硬化特性。
AISI205在高溫下具有優(yōu)良的彈簧彈性，故用于發(fā)動機(jī)的墊圈等處。
（4）由結(jié)晶細(xì)化生產(chǎn)的強(qiáng)化。晶粒大小對強(qiáng)度的作用很早即發(fā)現(xiàn)，如退火后軟鋼的晶粒尺寸愈小則屈服強(qiáng)度愈高并呈直線關(guān)系，這一關(guān)系稱為霍爾佩其法則。這由于變形使在結(jié)晶內(nèi)運(yùn)動的位錯在晶界被阻止，故晶粒細(xì)化造成的更多晶界使材料的強(qiáng)度提高。上述的固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和加工硬化若過度時則韌性呈下降趨向，從而因加工和使用條件而有時使強(qiáng)度受限；但晶粒細(xì)化則在強(qiáng)度提高的同時仍保持韌性不受影響。為此，這一方法已為研發(fā)中“超級金屬”項(xiàng)目所應(yīng)用。
通常不銹鋼的粒徑為數(shù)十μm，而目前的研發(fā)成果已達(dá)其1/100的100nm級水平。如粒徑達(dá)300nm左右的奧氏體不銹鋼其抗拉強(qiáng)度達(dá)普通粒徑材2倍的1100N/mm2，且韌性不降?，F(xiàn)通過晶粒細(xì)化以提高強(qiáng)度的不銹鋼，已列入JIS中，即具有復(fù)合組織的雙相系不銹鋼。如SUS329J4L（25Cr-6Ni-3Mo-N）為在鐵素體母相中具有島狀的奧氏體相分散組織，且通過加入N，經(jīng)固溶強(qiáng)化可提高強(qiáng)度和耐孔蝕性。由于晶粒細(xì)化和固溶強(qiáng)化的復(fù)合作用，其強(qiáng)度特性比奧氏體系和鐵素體系均大，成為兼具有耐應(yīng)力腐蝕性好的鐵素體系和高強(qiáng)度的奧氏體系不銹鋼的特性，廣泛用于貯水槽、含硫油氣用油井管和化工貯罐配管等腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境。
（5）馬氏體相變生產(chǎn)的強(qiáng)化。不銹鋼中具有高硬度的SUS440C（13Cr-1C）（640-700HV）即屬于馬氏體系不銹鋼。由于馬氏體組織的結(jié)構(gòu)非常微細(xì)，加上內(nèi)部存在高密度的位錯和碳的過飽和固溶物，故達(dá)到了高強(qiáng)度。另外，經(jīng)以后的回火處理，碳化物等析出物又形成分散的微細(xì)化組織，故馬氏體系不銹鋼通過固溶C和回火處理以調(diào)整其強(qiáng)度。如SUS420J2（13Cr-0.3C）由1000℃的高溫的奧氏體區(qū)急冷時，相變?yōu)楣倘?.3%C的馬氏體，再經(jīng)回火熱處理使碳化物等分散微細(xì)化后強(qiáng)度可達(dá)550HV左右。它和SUS420J1（13Cr-0.2C）及SUS410（13Cr-0.1C）并列為發(fā)電、化工設(shè)備等結(jié)構(gòu)用不銹鋼。
后對稱為高強(qiáng)度不銹鋼的代表性鋼種的主要成分、用途和對應(yīng)的強(qiáng)化機(jī)理及其強(qiáng)度水平如表1所示。此外，各公司還在開發(fā)表1以外的耐蝕性高強(qiáng)度鋼。它們的強(qiáng)度有多種，應(yīng)根據(jù)不同用途，綜合考慮耐蝕性、加工性和耐氧化性以選定佳適用的鋼種。
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