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        鋼鐵材料的耐蝕性能分析
        發布者:不銹鋼管廠(www.modeleweddings.com) 發布時間:2021/8/2 閱讀:169

         10日元的銅幣不容易腐蝕。這是因為在大氣或水等接近中性的環境中,銅的表面可自然生成很薄的氧化亞銅(Cu2O)膜,這層膜保護銅不受腐蝕。像寺院屋頂那樣長期暴露在室外風雨中的銅飾物,也會生成一種叫做“銅綠”的銹。自然生成的銅綠通常是堿性硫酸銅。這種銅綠也具有保護基體防止腐蝕的優秀性質。如上所述,與其說是銅金屬自體的反應性,不如說是由于生成的覆膜和銹表現出良好的耐蝕性。

        光亮的鐵表面也存在自然生成的薄的氧化物覆膜。可是這種覆膜在自然腐蝕環境中容易被破壞,生成所謂的鐵銹。鐵銹并不是不具有對腐蝕的保護性,而是因為它的能力低,所以通過銹層進行腐蝕的速度還不能達到實用上可以允許的程度。

        繼石器時代和青銅器時代之后,鐵作為人類文化發展的第三階段登場,由于其優良的力學性能,據說古羅馬人曾手持鐵制的刀劍征服過周圍使用青銅器的民族,然而蒼天不會恩賜一切,可以說兩千多年來的鐵器使用歷史是同時與腐蝕進行斗爭的歷史。

        正像NHK面向小學生的校園廣播中所說的那樣,為了防止鐵銹,可以用一種東西覆蓋在其表面上,這連小孩都已經知道。這樣一來,涂漆或電鍍自古以來就發展起來。可是,當考慮到耐蝕性優秀的銅或與青銅的差別只是由于表面生成小于1μm的覆膜或10μm厚度的銹的性質不同時,于是人們提出是否能夠依靠鐵自身的能力生成耐蝕性好的覆膜或銹這樣的課題。

        我們在與鐵長期相處之中知道,在有的場日,生銹或者腐蝕減厚極小,所以產生了“古時候的鐵不容易生銹”這樣一種觀點的確,日本的名刀不容易生銹。這是由于作為制刀原料使用的“和鋼”中錳和硫含量比普通現代鋼的低很多,不能生成硫化錳,所以在表面薄膜上不能夠生成銹的缺陷。如果采用與普通鋼鐵生產工藝不同的特殊生產方法,用現在的技術也能生產出與性能優良“和鋼”具有同等防銹性能的鋼。可是一旦被水等浸濕,“和鋼”也同樣和現代鋼一樣被腐蝕。

        古普塔王朝在4~5世紀建造,從12世紀至今位于現在場所的所謂的“德里鐵塔”,地上高度7m,用約6噸的鍛鐵制造。從當時的制造技術來看,其規模是令人吃驚的,而且在寺院的院子里暴露在風雨中幾乎沒有被腐蝕.關于這一點,對Hadfield鋼所熟知的Sir Robert Hadfield于1912年曾經有過報道,以后也有許多人對此提出各種看法,盡管其中有人認為純度高、磷多(由于場所不同0.08%~0.28%)、表面的溶渣或制造時的氧化物具有防腐作用,然而認為大氣清潔干燥環境好的說法更有說服力。

        依據羅馬遺址出土的大量鐵釘沒有被腐蝕的事實,可以認為這是由于鐵釘的外側形成了氧的吸氣劑后使中央部分處于缺氧狀態。在現代社會中,暴露在雨中的鐵道導軌腹部幾乎沒有被腐蝕,可以認為它是因為處在行駛的列車所卷起的風的環境中。

        名刀不容易生銹暫且不說,僅就腐蝕減厚而言,看上去好像耐蝕性優秀的例子也不是因為材質優秀,而且是因為環境好。

         在材質上努力提高鐵的耐蝕性的過程中,如果把鐵和相當量的鉻制成合金就會增加對氧的抵抗性,這一19世紀前半葉的發現與20世紀初的鐵素體系以及奧氏體系不銹鋼的開發有聯系。


         然而,提出本書所涉及的課題-低合金耐蝕鋼的始祖,自1900年以來一直被認為是Buck,他通過各種實驗研究證實,在鋼中添加少量的銅對減輕大氣腐蝕是非常有效的。該研究結果與1933年U.S.Steel公司開發的世界最早的低合金耐蝕鋼COR-TEN進行工業生產有聯系。

         在組成范圍內,為了從本質上提高低合金鋼實用環境下的耐蝕性,可以采用添加合金元素把鋼鐵的銹制成像銅綠那樣有保護性覆膜的方法,或者在鋼能夠鈍化的環境中,采用添加少量合金元素使鋼更容易鈍化的方法。

         本書所介紹的4種合金耐蝕鋼中,耐候鋼和耐海水鋼把銹變得更具有保護性就是根據上述原理。耐候鋼的銹美觀而且能夠提高保護性,這種銹的保護性的本質一直成為20世紀后半期的研究課題。該課題非常復雜甚至可以說神秘莫測,雖然獲得了各種研究結果,但其機理至今為止尚不十分清楚。

         耐硫酸露點腐蝕鋼在酸性環境中使用,作為鋼材來說具有特殊的使用目的,然而是形成了有保護性的腐蝕生成物覆膜還是助長了鈍化覆膜生成,從耐蝕機理的觀點來看,仍然是提高了覆膜的耐蝕性。

         耐溝狀腐蝕電焊鋼管其特征不是降低腐蝕量,而是具有防止在焊縫上發生腐蝕集中或局部化的特性,不是所生成的覆膜或銹的性質,而是非金屬雜質在焊接熱影響下的行為的重新組合,以及鋼自身金屬學因子的改善。

         這4種低合金鋼的共同點都是日本在20世紀后半期研究開發并進入實用階段,已經形成了耐蝕金屬材料的一個領域。耐硫酸露點腐蝕鋼以及耐溝狀腐蝕電焊鋼管是日本獨有的鋼種,與這些鋼所進行的相關研究對加速腐蝕科學進步的效果極大。

         

         
         

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