為什么耐候鋼越生銹越耐用？
耐候鋼既具有普通鋼材易延展、高強(qiáng)度、抗疲勞等特性，同時抗腐蝕性卻是普通鋼材的2-8倍，所以長得“丑”卻價格不菲。
你身邊有沒有這樣奇怪的建筑物：它是堅固的鋼結(jié)構(gòu)，但卻全身布滿厚厚的紅黑色銹跡。
什么是耐候鋼？
耐候鋼又稱耐大氣腐蝕鋼，是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼，由普碳鋼添加一定量的銅，以及磷、鉻、鎳、鈦、釩等耐腐蝕元素制成。它既具有普通鋼材的易延展、高強(qiáng)度、抗疲勞等特性，同時在抗腐蝕能力方面又能達(dá)到普通碳素鋼的2-8倍。 由于其優(yōu)秀的性能，耐候鋼的價格不菲。性能相近的耐候鋼與普通鋼材相比，耐候鋼的價格要高出60%左右。因此，別看耐候鋼長得丑，一般的建筑還用不起它。只有集裝箱、鐵道車輛、石油井架、鉆井平臺這些使用環(huán)境惡劣、對鋼材抗腐蝕性能要求高的結(jié)構(gòu)物才會使用耐候鋼。而對于普通建筑使用的鋼筋混凝土，由于混凝土中埋藏的鋼筋極少與氧氣、水接觸，工程師們還舍不得使用耐候鋼。 海上鉆井平臺 耐候鋼為什么能銹而不腐？ 純鐵并不容易銹蝕，但普通的鋼鐵中，通常含有銅、碳等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的活性比鐵低，在含水的空氣中與鐵形成原電池（即通過氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電流的一種裝置），將氧化與還原反應(yīng)分開，為鋼鐵的腐蝕提供一條“高速公路”。 鋼鐵腐蝕產(chǎn)生的鐵銹是疏松多孔的結(jié)構(gòu)，其中還有許多微裂紋將孔隙互相聯(lián)通。這樣，鐵銹就像海綿一樣，可以繼續(xù)吸收空氣中的水分，讓鋼鐵進(jìn)一步銹蝕，直至完全銹穿。 耐候鋼與普通鋼鐵不同，在最開始，它也會像普通鋼鐵一樣在表面發(fā)生銹蝕。由于其合金程度較高，這一過程甚至比普通鋼鐵更快。但是由于耐候鋼內(nèi)部的晶格更加復(fù)雜，在表面的疏松鐵銹下，還會生長出一層暗黑色的致密銹層。這一銹層由納米顆粒的α-FeOOH組成。在這一致密銹層中，鎳原子取代了部分鐵原子的位置，使得銹層具有了陽離子選擇性，抑制了具有腐蝕性的陰離子透過。 左圖為耐候鋼，右圖為鐵銹，可以明顯看出二者差別。 正是這層致密的銹層，使得耐候鋼雖然表面銹了，但內(nèi)部不會被繼續(xù)銹蝕。其實只要仔細(xì)分辨，就可以看出，耐候鋼的表面與普通鐵銹并不相同：耐候鋼的銹是均勻致密的，緊貼著鋼材的表面保護(hù)著鋼材；而鐵銹則斑斑駁駁，疏松多孔，一碰就會掉渣。這樣的鐵銹非但保護(hù)不了鋼鐵，反而“引狼入室”，把水和氧氣吸到鋼鐵表面來。 耐候鋼的“白菜化”之路 其實，耐候鋼并不是最近才出現(xiàn)的一種材料。 早在1900年，美國人就已經(jīng)開始了含銅鋼的早期研究與開發(fā)，這就是耐候鋼的前身。但在20世紀(jì)上半葉，人類科技水平有限，對材料微觀的研究難以深入，耐候鋼抗腐蝕背后的機(jī)理并不清楚，這極大地限制了耐候鋼的研究與應(yīng)用。加之那時人類的總建設(shè)量與如今相差甚遠(yuǎn)，因此耐候鋼的研究進(jìn)展一直比較緩慢。 在中國，直到1960年，含銅耐候鋼研究才在武鋼起步。 可是時至今日，由于中國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，帶動全世界的工程建設(shè)量一并指數(shù)增長。海洋石油平臺、海港建筑開始變得隨處可見，世界對耐候鋼的需求越來越緊迫。加之如今的空氣污染越發(fā)嚴(yán)重，金屬結(jié)構(gòu)都難免要面臨酸雨的洗禮。但凡是金屬，從投入使用就自然地開始腐蝕。隨著保有量越來越大，金屬的腐蝕開始給國民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，每年由于鋼結(jié)構(gòu)腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失，占國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的2%-4%，目前，每年因結(jié)構(gòu)腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)萬億美元。這意味著由于金屬銹蝕，每年都有一整個英國的人，一年的辛勤工作白干了。 耐候鋼的研發(fā)與推廣，可以提高結(jié)構(gòu)的耐久性，大幅度縮減腐蝕帶來的經(jīng)濟(jì)損失。因此，中國的耐候鋼研究趕上了好時機(jī)，起步很快，并追趕得非常迅速。 來源：焊接技術(shù)
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