耐候钢发展历程与研究现状

材料科学与工程学院

《材料学科前沿》文献综述题目：耐候钢发展历程与研究现状

学生姓名：

学号：

专业：金属材料工程

评阅教师：

2012年 4 月 5号

耐候钢发展历程与研究现状

摘要：钢的腐蚀是一个普遍而严重的问题，其中大气腐蚀造成的损失约占全部腐蚀损失的一半，给国民经济带来了巨大损失，据一些工业发达国家统计，每年由于钢结构腐蚀造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%~ 4%。目前，全世界每年因钢结构腐蚀造成的经济损失

已高达数千亿美元以上，因此，为了解决钢在大气中容易腐蚀的问题，人们研制开发了耐候钢。

关键词：耐候钢合金元素发展技术革新展望

1 前言

耐候钢是指通过添加少量合金元素，使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低

8 倍，并且使用时间合金高强度钢。耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2

~

愈长，耐蚀作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外, 还具有优良的力学、焊接等使用性能, 广泛用于铁道车辆、桥梁和集装箱。

2 发展概况

2.1 国外发展现状

从20 世纪初至今, 美、德、英、日各国对耐候钢进行了深入的研究。早在1900 年，欧美科学家就发现铜可以改善钢在大气中的耐蚀性能。1916 年, 美国实验和材料学会( ASTM) 开始了大气腐蚀研究。C. P. Larrabee 等进行了大气腐蚀的数据积累工作,总结腐蚀规律, 探讨了腐蚀机理。20 世纪30 年代,美国的U. S. Steel 公司首先研制成功了耐腐蚀高强度含铜低合金钢——Corten 钢, 在20 世纪60 年代不涂漆直接用于建筑和桥梁, 其中最普遍应用的是高磷、铜+ 铬、镍的Corten A 系列钢和以铬、锰、铜合金化为主的Corten B 系列钢[1]。这种耐候钢在欧洲、日本也得到广泛应用。目前, 国外已将耐候钢逐渐作为普通钢种广泛使用, 并且在钢种开发、使用及设计施工方面也进行了详细规定。

2.2 我国发展现状

我国耐候钢的发展较晚。1960年前后, 武钢利用其铁矿中含铜, 首先在国内进行了含铜耐候钢的研究和开发工作，20 世纪60 年代, 我国开始进行耐候钢的研究和大气暴露试验[2]。1965 年, 试制出09MnCuPT i耐候钢, 并研制出我国第一辆耐候钢铁路货车。国家科委和自然基金委员会组织了全国环境腐蚀实验站,

自1983 年开始了5 个周期20 年的数据积累工作和计划。此外, 研究者还结合我国的资源优势开发出了一些钢种, 如鞍钢集团的08CuPVRE 系列、武钢集团的09CuPTi 系列、济南钢铁公司的09MnNb、上海第三钢铁厂的10CrMoAl 和10CrCuSiV 等[3~5]。

国家新一期973重大基础研究也要求低成本、高性能、长寿命, 一些学者提出了经济耐候钢的概念。因此新型经济型耐候钢的研究和开发被提到议事日程上来了。从耐候钢的发展趋势看, 传统耐候钢必将被抗大气腐蚀能力好的新一代经济耐候钢所代替。

2.3 国内外主要发展历程列表

下面列出了国内外耐候钢发展主要历程

1900 美国开始了含铜钢——早期耐候钢的研究和开发

1933 美国U . S. St eel 公司推出Coxt en-A 型低合金耐候钢

1955 日本开发耐候钢

1959 美国开始使用裸耐候钢

1961 中国开始试制16 MnCu 钢

1965 中国试制出09CuPT i 薄钢板

日本建成第一座耐候钢大桥( 涂漆)

1967 中国首次用于试验车辆

日本建成第一座裸耐候钢桥( 知多2 号桥)

1968 日本制定JIS 63114 焊接构造用耐候性热轧钢材, 即SMA 钢材标准化1969 德国开始使用裸耐候钢

1972 英国开始使用裸耐候钢

1980 日本建成第三大川桥( 最初用于桥梁的桁架)

1983 日本制定出将Sm aoop 作为涂装用耐候钢

Smaoow 作为不涂装用耐候钢的i ts 标准用于志染川桥( 11 型钢架) 1984 中国制定高耐候性结构钢国家标准

1988 中国初步试制出NH-35q 桥用耐候钢

1990 中国建成国内第一座裸耐候钢桥

1999 中国试制出JT 系列塔桅高耐候性结构钢

3 耐候钢的性能特点

8 倍,并且使用时间愈长, 耐蚀

耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳素钢的2

~

作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外, 还具有优良的力学、焊接等使用性能。

4 技术革新

耐候钢是指通过添加少量合金元素,如Cu, P, Cr, Ni，Mo等，使其在大气中具有良好耐腐蚀性能的低合金钢。

随后发现在钢中加入稀土元素后, 很大一部分稀土元素与钢中O、S结合, 形成稀土氧、硫化合物[6]。只有很少一部分稀土元素会固溶在钢中. 改善带状组织, 细化晶粒及抑制高温晶粒长大和晶界腐蚀, 可以起到微合金化的作用，同时可改善铸态组织、缩短柱状晶以及减轻偏析[7]。

近几年，韩国和日本的研究发现，通过向钢中添加微量Ca元素，可以极大地提高耐候钢的耐蚀性能[8]。

结合耐候钢的钢种特点，采用不加白灰的少渣冶炼方法，成功地开发出经济性冶炼含磷耐候钢的生产工艺，并分析了含磷耐候钢的经济性冶炼工艺对冶炼周期、终点磷含量、耗氧量、熔剂消耗、吹损的影响。生产能力提高，成本明显降低，具有显著的经济效益[9]。

2006年8月到2006年9月, 莱钢技术研发中心研究课题“工业大气环境下铁素体/珠光体型耐候钢合金化与组织控制理论研究”的研究结果,在型钢厂生产线对经济型耐候钢进行了工业化试生产。Mn-Cu经济型耐候钢工业试验9 炉, 试验钢565 t 轧制成H 294 200 钢材、H400 200等规格钢材548 t 分别应用于钢结构厂房建筑、民用住宅建筑等, 各项跟踪试验研究和中科院国内大气腐蚀各工作站挂片试验工作等正在进行中。

4前景展望

目前耐候钢在国外已趋于成熟和完善, 从钢种开发到应用及设计施工等方面都有较详细的规定。与国外相比, 我国耐候钢的研制起步较晚, 但随着国民经济的迅速发展, 耐候钢已引起国内有关部门的关注[10]。根据铁道部预计, 今后新造车辆将一律使用耐候钢。每年新造货车将达2 万辆, 新造客车约1 500 辆。因此迫切需要开发新型高寿命、低成本、高耐候性结构钢。