使用不銹鋼的建筑物的內外部裝潢、汽車的鑄模件、鐵道車輛的車廂外殼等,都利用了不銹鋼的耐銹性(耐大氣腐蝕性)這個優點。但在日本,因為用于沿海地區的情況較多,所以隨著用于屋外情況的增多,生銹成為了一大問題。
不銹鋼在大氣中出現的銹,是由于出現鑄錠坑或完全腐蝕以及隨之生成的腐蝕生成物的附著而造成外觀損壞的現象。這種銹是從輕度的斑痕狀的銹逐漸向紅銹轉化。在實際應用過程中,一般是由于氯化物的附著而形成了鑄錠坑,但在工業地帶,二氧化硫氣體是造成腐蝕的主要原因,特別13Cr鋼、17Cr鋼中經常出現由此而產生的完全腐蝕現象。但如同沿海工業地帶一樣,如果存在氯化物的情況下還受到二氧化硫氣體的影響,如森岡(1960年所指出的,由于HSO5離子的氧化作用,不銹鋼對點腐蝕變得敏感,所以18Cr-8i鋼也容易出現生銹現象。此外,其他大氣污染因子如NO3、NO2離子也有抑制點腐蝕的作用。只是,由于二氧化硫氣體等造成的大氣污染的影響,隨著大氣環境的純凈化,正在逐漸減少。
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)大氣(qi)中(zhong)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi),大多數都是以鑄(zhu)(zhu)錠坑的(de)出現為起因的(de)。雖(sui)然(ran)可(ke)以活(huo)用有關(guan)耐大氣(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)研(yan)究結(jie)果和(he)(he)經驗(yan)(yan),但從重視外觀(guan)(guan)這一方面來看,對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐大氣(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)評價一般是根據其外觀(guan)(guan)來進(jin)行(xing)的(de),作為評價的(de)補充,還可(ke)用腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)減少、鑄(zhu)(zhu)錠坑的(de)深度來加(jia)以評價。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐大氣(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)試(shi)驗(yan)(yan)通過(guo)曝(pu)(pu)(pu)露(lu)在(zai)大氣(qi)中(zhong)進(jin)行(xing),特(te)別在(zai)美國(guo),1946年公布(bu)了由Wesley等進(jin)行(xing)的(de)13Cr、17Cr和(he)(he)18Cr-8Ni 鋼(gang)長達15年的(de)曝(pu)(pu)(pu)露(lu)試(shi)驗(yan)(yan)的(de)結(jie)果;1956年公布(bu)了由Copson 進(jin)行(xing)的(de)有關(guan)16種不(bu)銹(xiu)鋼(gang)長達12年的(de)曝(pu)(pu)(pu)露(lu)結(jie)果,以及有關(guan)改變了Ni和(he)(he)Cr含量(liang)的(de)Fe-Cr-Ni合(he)金長達26年的(de)曝(pu)(pu)(pu)露(lu)試(shi)驗(yan)(yan)的(de)結(jie)果。
在(zai)日(ri)(ri)本(ben)國(guo)內(nei),1962年,崛川等人(ren)公(gong)布(bu)了(le)在(zai)日(ri)(ri)本(ben)7個地(di)方(內(nei)陸、沿(yan)海以及工業(ye)地(di)帶)進行的(de)(de)(de)(de)長達5年的(de)(de)(de)(de)把各(ge)種(zhong)金屬(shu)材料在(zai)大(da)氣中(zhong)曝露的(de)(de)(de)(de)試驗結果(guo)(guo)。其中(zhong),進行了(le)13Cr、18Cr-8Ni、17.5Cr-13Ni-2.5Mo-1Cu和(he)17Cr-12Ni-2.5Mo鋼的(de)(de)(de)(de)試驗,除13Cr鋼之外(wai),只是有(you)一點紅銹,也可以無(wu)視(shi)腐(fu)蝕(shi)減量,外(wai)觀也沒有(you)太大(da)變化,總之顯(xian)示(shi)了(le)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)耐大(da)氣腐(fu)蝕(shi)性。之后,1976年,遲澤(ze)等公(gong)布(bu)了(le)在(zai)日(ri)(ri)本(ben)國(guo)內(nei)5個地(di)方(海岸、臨(lin)海工業(ye)、城市(shi)工業(ye)、田(tian)園、城市(shi)住宅)把經不同加工(2B、No.4、HL)的(de)(de)(de)(de)SUS430、SUS304 和(he)SUS316不銹鋼在(zai)大(da)氣中(zhong)曝露長達8年的(de)(de)(de)(de)試驗結果(guo)(guo),如圖5.2所示(shi)。圖5.2顯(xian)示(shi)曝露地(di)域的(de)(de)(de)(de)影響比鋼種(zhong)的(de)(de)(de)(de)影響更大(da),此外(wai)顯(xian)示(shi)了(le)在(zai)臨(lin)海工業(ye)地(di)帶曝露的(de)(de)(de)(de)SUS430不銹鋼試驗片的(de)(de)(de)(de)附著物下面,比起鑄錠坑有(you)更接(jie)近完(wan)全腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)形態(tai)。
之后,還公布了很多曝露試驗的結果,表明了一般鋼種受環境和表面加工的影響。其中,吉井等(1988年)公布了把有代表性的5個鋼種(SUS410S、430、434、304和316)改變表面加工狀態(2B、BA和No.4),并在國內10個地方(海岸、沿海工業、市街、田園)曝露長達10年的試驗結果,并通過外觀參量、腐蝕量和最大蝕孔的深度來加以評價;特別考慮到用于屋外材料的機能性,根據蝕孔的深度推測了40年后的耐久性。圖 5.3 顯示了SUS304不銹(xiu)鋼(gang)的10年間的變化,外觀參量、蝕孔深度在曝露初期稍微明顯,但之后的變化比較緩慢。腐蝕性強地區的SUS304不銹鋼的蝕孔深度,大約有0.13mm以下。此外還確認了這5種不銹鋼在大氣腐蝕中受表面加工、鋼種的影響比較小。根據推測,40年后的SUS304不銹鋼的侵蝕深度最大也只有0.18mm,顯示了其作為建筑材料優良的耐大氣腐蝕性。
佐藤等(deng)(1990年(nian))公(gong)布了(le)在(zai)工業(ye)地(di)(di)區、都市郊(jiao)外、田園地(di)(di)帶、海岸地(di)(di)帶等(deng)5個地(di)(di)方,把(ba)10種奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、鐵素體系(xi)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang),兩(liang)種雙(shuang)相系(xi)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)共計(ji)28種商品(pin)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)大(da)氣中(zhong)曝露(lu)(lu)長(chang)達10年(nian)的(de)試驗結果。其中(zhong)對于不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)生銹,所曝露(lu)(lu)的(de)地(di)(di)點的(de)影響最大(da),而光澤的(de)保(bao)持(chi)情況很好(hao),蝕(shi)孔的(de)深(shen)度在(zai)第二年(nian)以后也很少有變化。
此外,由于表(biao)面處理的(de)影響,化(hua)學生色不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性良好,海(hai)岸地(di)帶的(de)重量變化(hua)與其他表(biao)面加工(2B、BA和No.4、HL)相比(bi)較少(shao)。他們在1996年(nian)又公布了(le)(le)經(jing)過了(le)(le)15年(nian)后的(de)試(shi)驗結(jie)果,這些傾向(xiang)并(bing)沒有太大變化(hua)。
上述的曝露試驗的評價,主要是對曝露表面進行的評價,但實際的建筑物,經常出現屋檐下生銹的情況,所以也對不同的位置做了試驗。小野等(1995年),使用SUS304、SUS316、SUS304含氟的樹脂涂飾材料、20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼和鈦,制作了模擬屋檐端、屋檐里和屋檐下等部位的試驗片,在離沖繩海岸大約50m的地方進行了長達兩年的曝露試驗。其結果是,SUS304不銹鋼和SUS316不(bu)銹鋼的所有部位都生銹了,生銹程度是以屋檐里面>屋檐下面>屋頂面>屋檐端面的順序排列的,這個順序和海鹽的附著量相對應。而且,含氟的樹脂涂飾材料一般在屋檐里面和屋檐下面生銹;此外20Cr-18Ni-6Mo-0.2N鋼有鐵粉附著的點狀銹,但其本身不生銹,具有良好的耐大氣腐蝕性。
櫪(li)原(yuan)等(1997年)制作了模擬屋(wu)(wu)頂和屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)的(de)SUS430不銹(xiu)鋼(gang)試驗片,對于把(ba)屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)角度(du)(du)變換15°~60°的(de)屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)部位,在沿海(hai)地(di)區曝露1年的(de)結(jie)果(guo)是,屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)部比屋(wu)(wu)頂部更容易生(sheng)(sheng)銹(xiu),屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)部位的(de)點(dian)腐蝕的(de)深度(du)(du)、直(zhi)徑、個數都很大(da)(da)很多(duo),而(er)且屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)傾斜面越(yue)大(da)(da)生(sheng)(sheng)銹(xiu)程(cheng)度(du)(du)越(yue)激烈。此外,根據對環境(jing)因子的(de)分析,他們認為(wei)屋(wu)(wu)檐(yan)(yan)部位容易生(sheng)(sheng)銹(xiu)的(de)原(yuan)因是,曝露部位附(fu)著氯離子含量多(duo),附(fu)著的(de)海(hai)鹽粒子易引起生(sheng)(sheng)銹(xiu),環境(jing)相對濕度(du)(du)時(shi)間較長。