耐候鋼一般是指耐蝕性優(yōu)異的鋼,可是不包括像不銹鋼那樣的高合金鋼,即添加元素的總量在百分之幾以下比碳素鋼耐蝕性優(yōu)秀的鋼。
很早以前,人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知道,含銅多的鋼對(duì)大氣腐蝕具有優(yōu)異的耐蝕性。1916年ASTM進(jìn)行了鋼鐵材料系統(tǒng)的暴曬試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)在工業(yè)地區(qū)、半田園地區(qū)、海岸地區(qū)進(jìn)行了260種鋼的暴曬試驗(yàn),其結(jié)果表明,含銅鋼具有優(yōu)秀的耐蝕性,并判明在含銅鋼中磷含量高的鋼更優(yōu)秀。
以后,U.S.Steel公司根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn),對(duì)期待能夠提高耐候性的所有的元素,通過(guò)改變其比例和組合制成材料后,進(jìn)行了長(zhǎng)期的暴曬試驗(yàn)。結(jié)果確認(rèn),由Ni、Cr、Cu、P適當(dāng)組合的鋼具有最優(yōu)秀的耐候性。這就是1933年市售的COR-TEN鋼,這成為開(kāi)發(fā)耐候低合金鋼的起跑點(diǎn)。
受到這種COR-TEN鋼的開(kāi)發(fā)刺激,以后不僅是美國(guó),而且在歐洲各國(guó)以及日本也相繼開(kāi)發(fā)了許多同種類的耐候鋼。然而這些研究還發(fā)現(xiàn),為了提高耐候性所添加的元素同時(shí)也有增大機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái),隨著鋼鐵結(jié)構(gòu)物的大型化,為了謀求輕量化把鋼材斷面變薄,這樣高強(qiáng)度鋼蓬勃發(fā)展起來(lái)。但是把鋼材變薄,使用中由腐蝕引起的斷面積減少,就成為了特別重要的問(wèn)題,所以在這種情況下,耐候鋼的價(jià)值進(jìn)一步被認(rèn)識(shí)。
再者,雖然是耐候鋼,但是作為近代的結(jié)構(gòu)材料,其理所當(dāng)然在強(qiáng)度、韌性、焊接性、加工性、涂漆性等性能上也必須優(yōu)秀,而且并不意味著價(jià)格比碳素鋼高。把這些問(wèn)題考慮在內(nèi),日本鋼鐵公司開(kāi)發(fā)的正在銷售的耐候鋼被歸納在表1中,1968年(昭和43年4月1日)作為耐候性焊接鋼已被制定為JIS標(biāo)準(zhǔn),被列在表2中。
耐候鋼代替焊接結(jié)構(gòu)鋼已廣泛地應(yīng)用于鐵道車輛、汽車、工業(yè)機(jī)械、罐容器、橋梁、建筑物等在大氣中腐蝕有問(wèn)題的領(lǐng)域。鐵道車輛在美國(guó)和日本是最早采用耐候鋼的領(lǐng)域,這是由于耐候性優(yōu)秀,能增加車輛的使用壽命,減少維護(hù)費(fèi)用,同時(shí)強(qiáng)度也高,所以具有減輕車體重量、增加載重量的兩方面的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在不僅是日本國(guó)鐵,而且也在民間企業(yè)或出口車輛上廣泛采用。
橋梁材料板材較厚,而且要求韌性和焊接性好,所以用含有磷的耐候鋼是不適當(dāng)?shù)模陂_(kāi)發(fā)了不含磷的耐候鋼后,在橋梁上的應(yīng)用急速發(fā)展,橋梁與鐵道車輛同時(shí)成為了耐候鋼的主要用途。在建筑上的應(yīng)用,最近所謂的“裸使用”正在被關(guān)注。它是利用了耐候鋼特有銹呈現(xiàn)出來(lái)的漂亮穩(wěn)定的色調(diào),在無(wú)涂漆的狀態(tài)下作為外裝材使用的。雖然銹在穩(wěn)定前有一段難看的時(shí)期,可是作為100%發(fā)揮耐候鋼的特性來(lái)說(shuō)意義深遠(yuǎn),并且期待著今后不只在建筑物也能在其他領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。而且,通過(guò)特殊的表面處理,從初期開(kāi)始就能形成穩(wěn)定銹層的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)了。照片3、照片4示出了這些例子。
另外,作為特殊的用途來(lái)說(shuō),已經(jīng)用于熱交換器或煙道等,也用于發(fā)生硫酸露點(diǎn)腐蝕的場(chǎng)所。但是最近發(fā)生了一些變化,該用途專用的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕鋼已經(jīng)開(kāi)發(fā)、銷售。