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技术知识

耐候钢的耐候原理和开发应用

作者: 来源: 日期:2017-04-13 13:20:43

耐候钢即耐大气腐蚀钢,用于制造桥梁、车辆、塔架、集装箱等钢结构的低合金结构钢。与普碳钢相比,耐候钢在大气中具有更优良的耐蚀性能。与不锈钢相比,耐候钢只有微量的合金元素,诸如P、Cu、Cr、Ni、Mo、Nb、V、Ti等,合金元素总量仅占百分之几,因此价格低廉。耐候钢的生产原理是钢中加入微量元素,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓腐蚀速度。

美国钢铁公司(USS)于30年代就大量生产的以抗大气腐蚀为主要特征耐候钢,试验开始时出现较严重腐蚀,但试验一年后,腐蚀几乎完全停止。这一现象引起许多材料学家、冶金学者的兴趣,到底耐大气腐蚀性的本质是什么,这个问题至今尚无权威的统一结论。

迄今对Cu、P和稀土的作用仍在继续研究,对耐候钢的使用效果也不乏报道,但对如何改善耐候钢的结构和组织,以及如何根据改善后的结构和组织的需要来重新调整成分的研究则少见报道。耐候性是耐候钢的最重要的性能特征,但到目前为止,各国都没有大生产条件下实用的耐大气腐蚀性能的检验方法,而只能依赖化学成分来保证。

一般认为,对于普通碳钢来说,化学状态的不均匀性,组织状态的不均匀性,物理状态的不均匀性等促使钢的表面形成原电池,发生电化学腐蚀。在近海大气中,盐粒子的沉积使水膜的导电性大大增加,钢的腐蚀速率也较大。钢的表面锈层一旦形成,将产生锈层的氧化和Fe还原的自催化腐蚀,使碳钢的腐蚀速率一直保持在较高的水平。

耐候钢在腐蚀初期也产生同样的腐蚀,耐候性相对碳钢优势不大。由于锈层本身较脆,变形较难,因此腐蚀初期的锈中一般存在着裂纹,这一点对于碳钢和耐候钢是相同的。与所有的反应相同,电化学腐蚀的进行也必须满足反应物质(如元素的扩散和电子)顺利运输的条件。锈层中存在着孔洞和裂纹使得腐蚀介质容易渗入,直接接触基体,加快腐蚀,所以腐蚀初期碳钢和耐候钢的腐蚀速率均较大。


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