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)驗知道,含銅多的鋼對大氣腐蝕具有優(yōu)異的耐蝕性。1916年ASTM進行了鋼鐵材料系統(tǒng)的暴曬試驗。當(dāng)時在工業(yè)地區(qū)、半田園地區(qū)、海岸地區(qū)進行了260種鋼的暴曬試驗,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)過去的經(jīng)驗,對期待能夠提高耐候性的所有的元素,通過改變其比例和組合制成材料后,進行了長期的暴曬試驗。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,這成為開發(fā)耐候低合金鋼的起跑點。
受到這種COR-TEN鋼的開發(fā)刺激,以后不僅是美國,而且在歐洲各國以及日本也相繼開發(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也有增大機械強度的優(yōu)點。近年來,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,這樣高強度鋼蓬勃發(fā)展起來。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題,所以在這種情況下,耐候鋼的價值進一步被認(rèn)識。
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,而且并不意味著價格比碳素鋼高。把這些問題考慮在內(nèi),日本鋼鐵公司開發(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)機械、罐容器、橋梁、建筑物等在大氣中腐蝕有問題的領(lǐng)域。鐵道車輛在美國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,減少維護費用,同時強度也高,所以具有減輕車體重量、增加載重量的兩方面的優(yōu)點。現(xiàn)在不僅是日本國鐵,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_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)出來的漂亮穩(wěn)定的色調(diào),在無涂漆的狀態(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期,可是作為100%發(fā)揮耐候鋼的特性來說意義深遠,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,通過特殊的表面處理,從初期開始就能形成穩(wěn)定銹層的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展起來了。照片3、照片4示出了這些例子。
另外,作為特殊的用途來說,已經(jīng)用于熱交換器或煙道等,也用于發(fā)生硫酸露點腐蝕的場所。但是最近發(fā)生了一些變化,該用途專用的耐硫酸露點腐蝕鋼已經(jīng)開發(fā)、銷售。