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钢铁材料的耐蚀性能分析
发布者:不锈钢管厂(www.voipepoch.com) 发布时间:2021/8/2 阅读:19

 10日元的铜币不容易腐蚀。这是因为在大气或水等接近中性的环境中,铜的表面可自然生成很薄的氧化亚铜(Cu2O)膜,这层膜保护铜不受腐蚀。像寺院屋顶那样长期暴露在室外风雨中的铜饰物,也会生成一种叫做“铜绿”的锈。自然生成的铜绿通常是碱性硫酸铜。这种铜绿也具有保护基体防止腐蚀的优秀性质。如上所述,与其说是铜金属自体的反应性,不如说是由于生成的覆膜和锈表现出良好的耐蚀性。

光亮的铁表面也存在自然生成的薄的氧化物覆膜。可是这种覆膜在自然腐蚀环境中容易被破坏,生成所谓的铁锈。铁锈并不是不具有对腐蚀的保护性,而是因为它的能力低,所以通过锈层进行腐蚀的速度还不能达到实用上可以允许的程度。

继石器时代和青铜器时代之后,铁作为人类文化发展的第三阶段登场,由于其优良的力学性能,据说古罗马人曾手持铁制的刀剑征服过周围使用青铜器的民族,然而苍天不会恩赐一切,可以说两千多年来的铁器使用历史是同时与腐蚀进行斗争的历史。

正像NHK面向小学生的校园广播中所说的那样,为了防止铁锈,可以用一种东西覆盖在其表面上,这连小孩都已经知道。这样一来,涂漆或电镀自古以来就发展起来。可是,当考虑到耐蚀性优秀的铜或与青铜的差别只是由于表面生成小于1μm的覆膜或10μm厚度的锈的性质不同时,于是人们提出是否能够依靠铁自身的能力生成耐蚀性好的覆膜或锈这样的课题。

我们在与铁长期相处之中知道,在有的场日,生锈或者腐蚀减厚极小,所以产生了“古时候的铁不容易生锈”这样一种观点的确,日本的名刀不容易生锈。这是由于作为制刀原料使用的“和钢”中锰和硫含量比普通现代钢的低很多,不能生成硫化锰,所以在表面薄膜上不能够生成锈的缺陷。如果采用与普通钢铁生产工艺不同的特殊生产方法,用现在的技术也能生产出与性能优良“和钢”具有同等防锈性能的钢。可是一旦被水等浸湿,“和钢”也同样和现代钢一样被腐蚀。

古普塔王朝在4~5世纪建造,从12世纪至今位于现在场所的所谓的“德里铁塔”,地上高度7m,用约6吨的锻铁制造。从当时的制造技术来看,其规模是令人吃惊的,而且在寺院的院子里暴露在风雨中几乎没有被腐蚀.关于这一点,对Hadfield钢所熟知的Sir Robert Hadfield于1912年曾经有过报道,以后也有许多人对此提出各种看法,尽管其中有人认为纯度高、磷多(由于场所不同0.08%~0.28%)、表面的溶渣或制造时的氧化物具有防腐作用,然而认为大气清洁干燥环境好的说法更有说服力。

依据罗马遗址出土的大量铁钉没有被腐蚀的事实,可以认为这是由于铁钉的外侧形成了氧的吸气剂后使中央部分处于缺氧状态。在现代社会中,暴露在雨中的铁道导轨腹部几乎没有被腐蚀,可以认为它是因为处在行驶的列车所卷起的风的环境中。

名刀不容易生锈暂且不说,仅就腐蚀减厚而言,看上去好像耐蚀性优秀的例子也不是因为材质优秀,而且是因为环境好。

 在材质上努力提高铁的耐蚀性的过程中,如果把铁和相当量的铬制成合金就会增加对氧的抵抗性,这一19世纪前半叶的发现与20世纪初的铁素体系以及奥氏体系不锈钢的开发有联系。


 然而,提出本书所涉及的课题-低合金耐蚀钢的始祖,自1900年以来一直被认为是Buck,他通过各种实验研究证实,在钢中添加少量的铜对减轻大气腐蚀是非常有效的。该研究结果与1933年U.S.Steel公司开发的世界最早的低合金耐蚀钢COR-TEN进行工业生产有联系。

 在组成范围内,为了从本质上提高低合金钢实用环境下的耐蚀性,可以采用添加合金元素把钢铁的锈制成像铜绿那样有保护性覆膜的方法,或者在钢能够钝化的环境中,采用添加少量合金元素使钢更容易钝化的方法。

 本书所介绍的4种合金耐蚀钢中,耐候钢和耐海水钢把锈变得更具有保护性就是根据上述原理。耐候钢的锈美观而且能够提高保护性,这种锈的保护性的本质一直成为20世纪后半期的研究课题。该课题非常复杂甚至可以说神秘莫测,虽然获得了各种研究结果,但其机理至今为止尚不十分清楚。

 耐硫酸露点腐蚀钢在酸性环境中使用,作为钢材来说具有特殊的使用目的,然而是形成了有保护性的腐蚀生成物覆膜还是助长了钝化覆膜生成,从耐蚀机理的观点来看,仍然是提高了覆膜的耐蚀性。

 耐沟状腐蚀电焊钢管其特征不是降低腐蚀量,而是具有防止在焊缝上发生腐蚀集中或局部化的特性,不是所生成的覆膜或锈的性质,而是非金属杂质在焊接热影响下的行为的重新组合,以及钢自身金属学因子的改善。

 这4种低合金钢的共同点都是日本在20世纪后半期研究开发并进入实用阶段,已经形成了耐蚀金属材料的一个领域。耐硫酸露点腐蚀钢以及耐沟状腐蚀电焊钢管是日本独有的钢种,与这些钢所进行的相关研究对加速腐蚀科学进步的效果极大。

 

 
 

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