10日元的銅幣不容易腐蝕。這是因為在大氣或水等接近中性的環境中,銅的表面可自然生成很薄的氧化亞銅(Cu2O)膜,這層膜保護銅不受腐蝕。像寺院屋頂那樣長期暴露在室外風雨中的銅飾物,也會生成一種叫做“銅綠”的銹。自然生成的銅綠通常是堿性硫酸銅。這種銅綠也具有保護基體防止腐蝕的優秀性質。如上所述,與其說是銅金屬自體的反應性,不如說是由于生成的覆膜和銹表現出良好的耐蝕性。
光亮的(de)(de)鐵(tie)表面也存在自然生(sheng)(sheng)成的(de)(de)薄的(de)(de)氧化(hua)物覆(fu)膜。可是這種覆(fu)膜在自然腐蝕環(huan)境中容易被破(po)壞(huai),生(sheng)(sheng)成所(suo)謂(wei)的(de)(de)鐵(tie)銹。鐵(tie)銹并不是不具有對(dui)腐蝕的(de)(de)保護性,而(er)是因為它(ta)的(de)(de)能(neng)(neng)力低,所(suo)以通過銹層進(jin)行腐蝕的(de)(de)速度(du)還不能(neng)(neng)達到(dao)實用上(shang)可以允(yun)許的(de)(de)程(cheng)度(du)。
繼石器(qi)時(shi)代和青銅器(qi)時(shi)代之后(hou),鐵(tie)作為人類文(wen)化發展的第(di)三階段登場(chang),由于(yu)其(qi)優良的力學性能(neng),據說(shuo)古羅馬人曾手(shou)持(chi)鐵(tie)制(zhi)的刀劍征服過周(zhou)圍(wei)使(shi)用青銅器(qi)的民族,然而蒼(cang)天不會恩賜一切,可以(yi)說(shuo)兩千多年來的鐵(tie)器(qi)使(shi)用歷(li)史(shi)是同時(shi)與腐(fu)蝕(shi)進(jin)行斗爭的歷(li)史(shi)。
正像NHK面向(xiang)小學生(sheng)(sheng)(sheng)的校園廣(guang)播(bo)中(zhong)所說(shuo)的那樣,為了(le)防止(zhi)鐵銹(xiu)(xiu),可(ke)以(yi)用一種東西覆蓋在其表面上,這連(lian)小孩都已經知道(dao)。這樣一來,涂漆或電鍍(du)自(zi)(zi)古以(yi)來就發展起來。可(ke)是,當考慮到耐蝕性優秀的銅或與青銅的差別只(zhi)是由(you)于表面生(sheng)(sheng)(sheng)成小于1μm的覆膜或10μm厚度(du)的銹(xiu)(xiu)的性質不同時,于是人們提出是否能(neng)夠依(yi)靠鐵自(zi)(zi)身的能(neng)力(li)生(sheng)(sheng)(sheng)成耐蝕性好的覆膜或銹(xiu)(xiu)這樣的課題。
我們在(zai)(zai)與(yu)(yu)鐵長期相處之中(zhong)(zhong)知道,在(zai)(zai)有的(de)(de)(de)場日(ri)(ri),生(sheng)銹(xiu)(xiu)或者(zhe)腐蝕(shi)減厚極小(xiao),所以產(chan)(chan)生(sheng)了“古時候(hou)的(de)(de)(de)鐵不(bu)容易生(sheng)銹(xiu)(xiu)”這(zhe)樣(yang)一(yi)種觀點的(de)(de)(de)確(que),日(ri)(ri)本的(de)(de)(de)名刀不(bu)容易生(sheng)銹(xiu)(xiu)。這(zhe)是由于作為(wei)制(zhi)刀原料使用的(de)(de)(de)“和(he)鋼”中(zhong)(zhong)錳和(he)硫含(han)量(liang)比普通現(xian)(xian)代(dai)鋼的(de)(de)(de)低很多(duo),不(bu)能(neng)生(sheng)成硫化(hua)錳,所以在(zai)(zai)表面(mian)薄膜上不(bu)能(neng)夠生(sheng)成銹(xiu)(xiu)的(de)(de)(de)缺陷。如果采用與(yu)(yu)普通鋼鐵生(sheng)產(chan)(chan)工藝不(bu)同的(de)(de)(de)特殊生(sheng)產(chan)(chan)方法,用現(xian)(xian)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)技術也(ye)能(neng)生(sheng)產(chan)(chan)出與(yu)(yu)性能(neng)優良“和(he)鋼”具有同等防銹(xiu)(xiu)性能(neng)的(de)(de)(de)鋼。可(ke)是一(yi)旦被(bei)水等浸濕,“和(he)鋼”也(ye)同樣(yang)和(he)現(xian)(xian)代(dai)鋼一(yi)樣(yang)被(bei)腐蝕(shi)。
古普(pu)塔(ta)王朝在(zai)4~5世(shi)紀建造(zao),從12世(shi)紀至(zhi)今位(wei)于(yu)現在(zai)場所(suo)的所(suo)謂的“德里(li)鐵(tie)塔(ta)”,地上(shang)高度(du)7m,用約6噸的鍛(duan)鐵(tie)制造(zao)。從當時的制造(zao)技術來(lai)看,其規(gui)模(mo)是令人吃驚的,而(er)且在(zai)寺院的院子(zi)里(li)暴露(lu)在(zai)風雨中幾(ji)乎沒有(you)被腐(fu)蝕.關(guan)于(yu)這一點(dian),對(dui)Hadfield鋼所(suo)熟知的Sir Robert Hadfield于(yu)1912年(nian)曾經有(you)過報(bao)道,以(yi)后也(ye)有(you)許多人對(dui)此提出各種看法,盡管其中有(you)人認為純度(du)高、磷(lin)多(由(you)于(yu)場所(suo)不同0.08%~0.28%)、表面的溶渣(zha)或(huo)制造(zao)時的氧化物具有(you)防腐(fu)作用,然而(er)認為大氣清潔(jie)干燥(zao)環境(jing)好的說法更有(you)說服力。
依據(ju)羅馬遺址出(chu)土的(de)大量鐵(tie)釘(ding)沒有被(bei)腐蝕的(de)事實(shi),可(ke)以(yi)認為(wei)(wei)這是(shi)由(you)于(yu)鐵(tie)釘(ding)的(de)外側形成了氧的(de)吸氣(qi)劑后使中央(yang)部分處于(yu)缺氧狀態。在現代社會中,暴露(lu)在雨中的(de)鐵(tie)道導軌腹部幾(ji)乎沒有被(bei)腐蝕,可(ke)以(yi)認為(wei)(wei)它是(shi)因為(wei)(wei)處在行駛(shi)的(de)列車所卷(juan)起(qi)的(de)風的(de)環境中。
名刀不(bu)(bu)容易生(sheng)銹暫且(qie)不(bu)(bu)說(shuo),僅就腐蝕(shi)減厚而(er)言,看上去(qu)好像耐(nai)蝕(shi)性優秀(xiu)的例子也不(bu)(bu)是(shi)因為材質優秀(xiu),而(er)且(qie)是(shi)因為環境(jing)好。
在材質上努力提高(gao)鐵的(de)(de)(de)耐蝕性的(de)(de)(de)過程中,如果(guo)把鐵和相當量(liang)的(de)(de)(de)鉻制成合金就會增加對氧的(de)(de)(de)抵抗性,這一(yi)19世紀前(qian)半葉的(de)(de)(de)發現與20世紀初的(de)(de)(de)鐵素體系(xi)以(yi)及奧氏體系(xi)不銹鋼的(de)(de)(de)開發有聯系(xi)。
然(ran)而,提出(chu)本書所涉及的(de)課題-低合金耐蝕(shi)(shi)鋼(gang)的(de)始祖,自1900年以來一直被認為是Buck,他通過(guo)各種實驗研究證實,在鋼(gang)中添加少量的(de)銅對減輕大氣腐蝕(shi)(shi)是非常有效的(de)。該(gai)研究結果與1933年U.S.Steel公(gong)司開發(fa)的(de)世界(jie)最(zui)早(zao)的(de)低合金耐蝕(shi)(shi)鋼(gang)COR-TEN進行工業生產有聯系。
在組成范圍內,為了從本質上提高低(di)合金(jin)(jin)(jin)鋼(gang)實用(yong)環(huan)境下的(de)耐蝕性(xing)(xing),可(ke)以采用(yong)添(tian)加(jia)合金(jin)(jin)(jin)元素把鋼(gang)鐵的(de)銹制成像(xiang)銅綠那樣有保護性(xing)(xing)覆膜的(de)方法,或者在鋼(gang)能夠鈍化的(de)環(huan)境中,采用(yong)添(tian)加(jia)少量(liang)合金(jin)(jin)(jin)元素使鋼(gang)更容易鈍化的(de)方法。
本書所介紹的4種合金耐蝕鋼中,耐候鋼和耐海水鋼把銹變得更具有保護性就是根據上述原理。耐候鋼的銹美觀而且能夠提高保護性,這種銹的保護性的本質一直成為20世紀后半期的研究課題。該課題非常復雜甚至可以說神秘莫測,雖然獲得了各種研究結果,但其機理至今為止尚不十分清楚。
耐硫酸露點腐蝕鋼在酸性環境中使用,作為鋼材來說具有特殊的使用目的,然而是形成了有保護性的腐蝕生成物覆膜還是助長了鈍化覆膜生成,從耐蝕機理的觀點來看,仍然是提高了覆膜的耐蝕性。
耐溝狀腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)焊(han)鋼管其特(te)征不(bu)是(shi)(shi)降(jiang)低腐(fu)蝕(shi)(shi)量,而(er)是(shi)(shi)具有防止(zhi)在焊(han)縫上發(fa)生腐(fu)蝕(shi)(shi)集中或局部化的(de)特(te)性,不(bu)是(shi)(shi)所生成的(de)覆膜或銹的(de)性質,而(er)是(shi)(shi)非金屬雜質在焊(han)接熱影響下的(de)行為的(de)重新(xin)組合(he),以及鋼自身金屬學因(yin)子的(de)改善(shan)。
這(zhe)4種低合(he)金鋼(gang)(gang)的(de)(de)共同點都是日(ri)本(ben)在20世紀后半期(qi)研究開(kai)發并進(jin)入(ru)實用階段,已經形成(cheng)了耐蝕金屬材(cai)料的(de)(de)一(yi)個領域。耐硫酸(suan)露點腐(fu)蝕鋼(gang)(gang)以(yi)及耐溝狀(zhuang)腐(fu)蝕電(dian)焊鋼(gang)(gang)管是日(ri)本(ben)獨(du)有的(de)(de)鋼(gang)(gang)種,與(yu)這(zhe)些鋼(gang)(gang)所進(jin)行的(de)(de)相關研究對加速腐(fu)蝕科學進(jin)步的(de)(de)效果(guo)極大。

