耐候鋼中各合金元素耐腐蝕揭秘
一、耐候鋼合金元素的作用
耐候鋼較普碳鋼有良好的抗大氣腐蝕能力, 其中合金元素起到了決定性作用 , 包括:
1)降低銹層的導(dǎo)電性能, 自身沉淀并覆蓋鋼表面;
2)影響銹層中物相結(jié)構(gòu)和種類, 阻礙銹層的生長(zhǎng);
3)推遲銹的結(jié)晶;
4)加速鋼均勻溶解;
5)加速Fe2+向Fe3+的轉(zhuǎn)化, 并能阻礙腐蝕產(chǎn)物的快速生長(zhǎng);
6)合金元素及其化合物阻塞裂紋和缺陷.進(jìn)一步研究結(jié)果表明,耐候鋼中加入的合金元素對(duì)其耐大氣腐蝕性能的影響不盡相同。
二、耐候鋼中各合金元素的耐腐蝕
C: 對(duì)鋼的耐大氣腐蝕不利, 同時(shí)C 影響鋼的焊接性能、冷脆性能和沖壓性能等, 耐候鋼中C 含量被控制在0.12 %以下。
Cu:在鋼中加入0.2 %~ 0.4 %的Cu 時(shí), 無(wú)論在鄉(xiāng)村大氣、工業(yè)大氣或海洋大氣中, 都具有較普碳鋼優(yōu)越的耐蝕性能。
P:是提高鋼耐大氣腐蝕性能最有效的合金元素之一。一般P 含量在0.08 %~ 0.15 %時(shí)耐蝕性最佳.當(dāng)P 與Cu 聯(lián)合加入鋼中時(shí), 顯示出更好的復(fù)合效應(yīng).在大氣腐蝕條件下, 鋼中的P 是陽(yáng)極去極化劑, 它在鋼中能加速鋼的均勻溶解和Fe2+的氧化速率, 有助于在鋼表面形成均勻的FeOOH 銹層, 促進(jìn)生成非晶態(tài)羥基氧化鐵FeOx(OH)3-2x致密保護(hù)膜,從而增大了電阻, 成為腐蝕介質(zhì)進(jìn)入鋼基的保護(hù)屏障, 使鋼內(nèi)部免遭大氣腐蝕.當(dāng)磷形成PO3 -4 時(shí)還起到緩蝕作用。
Cr:能在鋼表面形成致密的氧化膜, 提高鋼的鈍化能力.耐候鋼中Cr 含量一般為0.4~1 %(最高1.3 %).當(dāng)Cr 與Cu 同時(shí)加入鋼中時(shí), 效果尤為明顯。
Ni:是一種比較穩(wěn)定的元素, 加入Ni 能使鋼的自腐蝕電位向正方向變化, 增加了鋼的穩(wěn)定性。
Si:與其它元素如Cu 、Cr 、P 、Ca 配合使用可改善鋼的耐候性。
Ca:近年研究 表明, 微量Ca 加入耐候鋼中不僅可以顯著改善鋼的整體耐大氣腐蝕性能, 而且可以有效避免耐候鋼使用時(shí)出現(xiàn)的銹液流掛現(xiàn)象。
Mn:對(duì)耐蝕性的影響還沒(méi)有一致認(rèn)識(shí), 較多學(xué)者認(rèn)為Mn 能提高鋼對(duì)海洋大氣的耐蝕性, 但對(duì)在工業(yè)大氣中的耐蝕性沒(méi)有什么影響.耐候鋼中Mn含量一般為0.5 %~ 2 %。
Mo:當(dāng)鋼中含0.4 % ~ 0.5 %Mo 時(shí), 在大氣腐蝕環(huán)境下(尤其是工業(yè)大氣)鋼的腐蝕速率可能降低二分之一以上。
Co:近期一些研究 認(rèn)為Co 同Ni 一樣, 穩(wěn)定銹層中富集Co 能有效抑制Cl-離子侵入, 提高鋼在海洋大氣下的耐蝕性。
S:對(duì)耐候性起不良作用, 作為殘余元素其含量被控制在小于0.04 %以下。
稀土元素(RE):RE 元素是不含Cr 、Ni 耐候鋼的添加元素之一。通常RE 的加入量小于或等于0.2 %。RE 元素是極其活潑的元素, 是很強(qiáng)的脫氧劑和脫硫劑, 主要對(duì)鋼起凈化作用。耐大氣腐蝕鋼中耐蝕合金元素的作用特點(diǎn)是經(jīng)長(zhǎng)期使用后才顯示出明顯的耐蝕效果.研究還表明, 可以提高鋼的抗大氣腐蝕性能的合金元素應(yīng)滿足以下條件:
1)在鐵中的溶解度大于銹層中的溶解度;2)可以和鐵形成固溶體;3)可以提高鋼的電位。
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