耐蚀低合金钢

耐海水腐蚀低合金钢
提高耐蚀性的合金元素
综合有关研究结果，在浅海中全浸条件下，能提高 钢的耐蚀性的合金元素有Cr、Al、Si、P、Cu、Mn、 Mo、Nb、V等，其中，以前几种元素较为重要，尤 以Cr的作用最为显著，当Cr与Al复合加入钢中或Cr 与Al、Mo、Si共同加入时，耐海水腐蚀性能更好。
耐海水腐蚀低合金钢
耐海水腐蚀低合金钢
这种技术在1965年被富士制铁、八幡制铁和1967年川崎 制铁引入日本,日本新日铁等在Mariner钢基础上研制出 Mariloy钢等系列 (Cu-Cr-P系、Cu-Cr-AI-P系、Cu-CrMo系)耐海水低合金钢。日本耐海水钢的特征是主要元素 不含Ni，为提高耐蚀性而含Cr。 前苏联用于造船的CXⅡ-4钢有较好的耐海水腐蚀性能， 它属于Cr-Ni-Si系列钢。
耐大气腐蚀低合金钢 一、耐大气腐蚀低合金钢
耐大气腐蚀低合金钢的发展历程
耐大气腐蚀低合金钢又称耐候钢。为满足桥梁和车辆轻 型薄壁化对高强钢的需求以及耐蚀性的要求，美国钢铁 公司于1933年生产世界上最早的耐候钢Corten钢。随后 德国和英国分别进行了含铜、磷钢的大气暴露试验，证 实了铜、磷在大气腐蚀中的作用。朝鲜战争后， 日本 开始研制耐候钢，1957年铜系钢面世，1960年Cu-P-Ti 系钢面世，1961年Cu-P-Cr系钢面世。至20世纪60 ~ 70 年代，日本耐候钢的品种已经齐全。
耐大气腐蚀低合金钢
铬是提高低合金钢耐大气腐蚀性能的合金元素之一。一 般Cr与Cu配合效果尤为明显。铬的作用是促进尖晶石型 氧化物的生成，而铜的作用则是促使尖晶石型氧化物非 晶态化，二者共同作用使钢表面形成尖晶石型非晶态保 护膜。 钼能有效提高钢抗大气腐蚀能力。当钢中加入w／(Mo) ＝0.4 ~ 0.5％时，在大气环境下(尤其工业大气)，可使钢 腐蚀速率降低1／2以上。 日本研究者的试验表明，在 Cu-P钢中加入Mo，表现出比加Cr或Ni更为有益的效果。
耐蚀低合金钢
耐蚀低合金钢的分类
耐蚀低合金钢是低合金钢的一个重要分支。合金元素 的添加主要是为了改善钢在不同腐蚀环境中的耐蚀性， 一般合金元素总质量不超过5％。耐蚀低合金钢尚属发 展中的钢种，较成熟的耐蚀低合金钢主要有： ①耐大气腐蚀低合金钢； ②耐海水腐蚀低合金钢； ③耐硫酸露点腐蚀低合金钢； ④耐硫化物腐蚀低合金钢； ⑤其他耐蚀低合金钢，如耐高温、高压、耐氢钢及耐盐 卤腐蚀的低合金钢等。
含铬低合金钢在海水中的腐蚀
含铬低合金钢在海水中短期浸泡的耐蚀性比碳钢好，长期 浸泡的耐蚀性比碳钢差。碳钢的腐蚀率随时间逐渐下降， 而含铬低合金钢的腐蚀率随时间逐渐上升。铬元素使钢在 海水中的初始腐蚀率降低，但它同时改变了钢的腐蚀率随 时间下降的性质，使钢的腐蚀率逐渐上升，从而导致含铬 低合金钢在海水中长期暴露的耐蚀性与碳钢发生逆转。
耐海水腐蚀低合金钢
二、耐海水腐蚀低合金钢
耐海水腐蚀低合金钢的发展历程
耐海水腐蚀低合金钢是海洋用钢(包括中、高合金钢)中所 占比重最大的一类。由于海洋腐蚀的复杂性和环境条件 难以模拟等特点，耐海水腐蚀钢发展较晚。美国钢铁公 司从1946年起研究了各种低合金耐海水钢，经历长达18 年后，商品名为USS Mariner的耐海水腐蚀钢(Cu-Ni-P系) 才面世。它在海水飞溅带具有优良的耐蚀性，但在全浸 带的耐蚀性与碳钢相当。由于其含P高，焊接性及低温韧 性低，从而限制了它的应用。
耐大气腐蚀低合金钢
耐大气腐蚀机理
合金元素对钢的耐大气腐蚀作用主要是改变锈层的晶体结 构及降低缺陷，提高锈层的致密程度和对钢的附着力。
钢在大气环境中的结构示意图
耐大气腐蚀低合金钢
常见合金元素的耐候性效果
对提高耐候性有显著效果的合金元素主要有Cu、P、Cr 对提高耐候性稍有效果的元素有Ni、Mo、V、Ni、Ti等。 对通过耐候性没有效果的元素有C、Si、Mn、S。 尤为重要的是，这些合金元素复合添加，可以获得比
耐大气腐蚀低合金钢
我国大气腐蚀用钢是20世纪60年代开始研制的。一般不含铬和 镍，充分发挥资源特点，发展了铜系、磷钒系、磷稀土系与磷 铌稀土系等耐大气腐蚀钢。 武汉钢铁公司首先研制出含铜系列的耐大气腐蚀钢：16MnCu、 09MnCuPTi等，除Cu系列钢外，包头钢铁公司、鞍山钢铁公司 等 还 研 究 了 磷 钒 系 ： 12MnPV 、 08MnPV 钢 ； 磷 铌 稀 土 系 ： 10MnPNbRE等。 耐候钢广泛应用于桥梁、钢轨、工业机械、汽车、输电铁塔、 建筑以及市政工程如栏杆等。
耐海水腐蚀低合金钢
我国系统研究耐海水腐蚀低合金钢已有近30年的历史， 现有16个钢种已进行了耐海水腐蚀的统一评定试验，并 已投产使用。 我国各种耐海水腐蚀钢种的性能特点是：含Cu与高P的 钢间浸耐蚀性较好；含Cr、Al的钢全浸耐蚀性较好。
耐海水腐蚀低合金钢
耐海水腐蚀的机理
海洋环境是非常复杂的，其影响因素较多，因此讨论合金 元素在耐海水ຫໍສະໝຸດ Baidu蚀钢中的作用时，必须结合海洋环境。目 前比较一致的看法是合金元素富集在锈层中，降低了锈层 的氧化物晶体缺陷、改变其形态及分布，形成致密、黏附 性牢的锈层，阻碍Cl-、O2、H2O向钢表面扩散，从而提高 耐海水腐蚀性能。
耐大气腐蚀低合金钢
磷在钢中通常被视为有害元素之一，但它在提高钢抗大气 腐蚀方面具有特殊的效果。这可能是由于P在促使锈层非 晶态转变具有独特的作用。一般认为Cu、P复合效果更好。 一般w／(P)为0.06％ ~ 0.10％，过高会导致低温脆性。为 了改善钢的焊接性，近年来国内外已趋向于降低P含量， 并用其他元素代替高P。
单独添加更好的效果。
耐大气腐蚀低合金钢
铜是耐大气腐蚀低合金钢中最有效的元素，钢中的w／(Cu)一 般在0.2％ ~ 0.5％范围内。含铜钢在海洋大气和工业大气中比 在乡村大气环境中耐蚀效果更好。 实践证明含铜钢是耐大气腐蚀的优良钢种。铜与合金元素P、 Cr、Ni相配合的复合效果最佳，Corten钢为Cu-P-Cr-Ni系低 合金钢，其耐蚀性为碳钢的3 ~ 6倍。