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(liang)的(de)鐵(tie)表(biao)面(mian)也存在(zai)自然(ran)生(sheng)成(cheng)的(de)薄的(de)氧(yang)化物覆膜(mo)。可是(shi)(shi)這(zhe)種覆膜(mo)在(zai)自然(ran)腐蝕環境中容易被破壞,生(sheng)成(cheng)所謂的(de)鐵(tie)銹(xiu)。鐵(tie)銹(xiu)并不(bu)是(shi)(shi)不(bu)具有對(dui)腐蝕的(de)保護(hu)性(xing),而是(shi)(shi)因為(wei)它(ta)的(de)能力(li)低,所以通過銹(xiu)層進(jin)行腐蝕的(de)速度(du)(du)還不(bu)能達到實用(yong)上可以允許的(de)程度(du)(du)。
繼石(shi)器時(shi)代和(he)青(qing)銅器時(shi)代之后,鐵作(zuo)為(wei)人類文化發展的第三階段登場,由于其優(you)良的力學性能(neng),據(ju)說古羅馬人曾(ceng)手持鐵制的刀劍征服過周(zhou)圍使用青(qing)銅器的民族,然而蒼天不會恩(en)賜一切,可(ke)以說兩千多(duo)年來的鐵器使用歷史(shi)是同(tong)時(shi)與(yu)腐蝕進行斗(dou)爭的歷史(shi)。
正(zheng)像NHK面向小學生的(de)校園(yuan)廣播中所說的(de)那樣(yang),為了防止(zhi)鐵銹,可以用(yong)一種東西覆(fu)蓋在(zai)其表(biao)面上,這(zhe)(zhe)連(lian)小孩都已(yi)經知(zhi)道。這(zhe)(zhe)樣(yang)一來(lai),涂漆或(huo)電鍍(du)自古以來(lai)就發展起來(lai)。可是(shi),當考(kao)慮到耐蝕性優秀的(de)銅或(huo)與青(qing)銅的(de)差別只是(shi)由于(yu)表(biao)面生成小于(yu)1μm的(de)覆(fu)膜(mo)(mo)或(huo)10μm厚度的(de)銹的(de)性質(zhi)不(bu)同時(shi),于(yu)是(shi)人(ren)們提(ti)出是(shi)否能夠依靠鐵自身的(de)能力生成耐蝕性好的(de)覆(fu)膜(mo)(mo)或(huo)銹這(zhe)(zhe)樣(yang)的(de)課題。
我(wo)們在(zai)與鐵(tie)長期(qi)相處之中(zhong)知道,在(zai)有的(de)場日(ri),生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)銹或者腐蝕(shi)減(jian)厚極小,所以(yi)產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)了“古時(shi)候的(de)鐵(tie)不(bu)容(rong)易生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)銹”這(zhe)樣一種觀點的(de)確,日(ri)本的(de)名刀不(bu)容(rong)易生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)銹。這(zhe)是(shi)由于作為制(zhi)刀原(yuan)料使(shi)用(yong)的(de)“和(he)(he)(he)鋼(gang)(gang)”中(zhong)錳(meng)和(he)(he)(he)硫(liu)含量比(bi)普通現代鋼(gang)(gang)的(de)低很多,不(bu)能(neng)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成硫(liu)化(hua)錳(meng),所以(yi)在(zai)表(biao)面薄膜(mo)上不(bu)能(neng)夠生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成銹的(de)缺陷(xian)。如(ru)果采用(yong)與普通鋼(gang)(gang)鐵(tie)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產工藝不(bu)同的(de)特殊生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產方法,用(yong)現在(zai)的(de)技術也(ye)能(neng)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產出與性(xing)能(neng)優(you)良“和(he)(he)(he)鋼(gang)(gang)”具有同等防銹性(xing)能(neng)的(de)鋼(gang)(gang)。可是(shi)一旦被水等浸(jin)濕,“和(he)(he)(he)鋼(gang)(gang)”也(ye)同樣和(he)(he)(he)現代鋼(gang)(gang)一樣被腐蝕(shi)。
古普塔王朝在(zai)4~5世紀建造(zao)(zao),從(cong)12世紀至今位于(yu)現在(zai)場所(suo)的所(suo)謂(wei)的“德里鐵(tie)(tie)塔”,地上高(gao)度(du)7m,用約6噸的鍛(duan)鐵(tie)(tie)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)。從(cong)當時(shi)的制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)技術來看(kan),其(qi)規模是令(ling)人(ren)吃驚的,而且在(zai)寺院的院子里暴露在(zai)風雨中幾(ji)乎沒有(you)被腐蝕.關于(yu)這一點,對Hadfield鋼所(suo)熟知(zhi)的Sir Robert Hadfield于(yu)1912年曾經有(you)過報道,以后也(ye)有(you)許多人(ren)對此提出各種看(kan)法,盡(jin)管其(qi)中有(you)人(ren)認為純度(du)高(gao)、磷(lin)多(由(you)于(yu)場所(suo)不(bu)同0.08%~0.28%)、表面的溶渣或(huo)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)時(shi)的氧化物具(ju)有(you)防腐作用,然(ran)而認為大氣(qi)清(qing)潔干燥環境好的說(shuo)法更(geng)有(you)說(shuo)服力。
依據羅馬遺址出土的(de)(de)大量鐵(tie)釘沒有(you)被腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)事實,可(ke)(ke)以(yi)認為(wei)這(zhe)是(shi)由于(yu)鐵(tie)釘的(de)(de)外(wai)側(ce)形成(cheng)了氧的(de)(de)吸氣劑后使中央(yang)部(bu)分處于(yu)缺氧狀態。在現代(dai)社會中,暴(bao)露在雨中的(de)(de)鐵(tie)道導(dao)軌腹部(bu)幾乎沒有(you)被腐蝕(shi)(shi),可(ke)(ke)以(yi)認為(wei)它是(shi)因為(wei)處在行駛(shi)的(de)(de)列車所卷起的(de)(de)風的(de)(de)環境中。
名(ming)刀不(bu)容(rong)易(yi)生銹(xiu)暫且不(bu)說(shuo),僅就腐(fu)蝕減厚而言,看上去好(hao)像(xiang)耐(nai)蝕性(xing)優秀的例子(zi)也不(bu)是因(yin)(yin)為材質優秀,而且是因(yin)(yin)為環境好(hao)。
在材質上努力提高鐵(tie)(tie)的(de)耐蝕性的(de)過(guo)程中,如(ru)果把鐵(tie)(tie)和(he)相(xiang)當量的(de)鉻制成合金就會增加(jia)對(dui)氧的(de)抵抗(kang)性,這一19世紀(ji)前半葉的(de)發(fa)(fa)現(xian)與20世紀(ji)初的(de)鐵(tie)(tie)素體系以(yi)及奧(ao)氏體系不(bu)銹鋼的(de)開發(fa)(fa)有(you)聯系。
然(ran)而,提出(chu)本書(shu)所(suo)涉(she)及(ji)的課題-低合(he)金耐蝕(shi)鋼(gang)的始(shi)祖,自1900年以來一直被認(ren)為是Buck,他通過各種實驗研究證實,在鋼(gang)中添(tian)加少量的銅對減輕大(da)氣(qi)腐(fu)蝕(shi)是非(fei)常有效的。該研究結果與1933年U.S.Steel公司開發(fa)的世界最早的低合(he)金耐蝕(shi)鋼(gang)COR-TEN進(jin)行工(gong)業生產(chan)有聯系。
在(zai)組(zu)成范圍內,為了從本質上提高低合(he)金(jin)鋼(gang)實用環(huan)境(jing)下的(de)耐蝕性,可以采用添加合(he)金(jin)元(yuan)素把鋼(gang)鐵的(de)銹制成像銅(tong)綠那樣有(you)保護性覆膜的(de)方法(fa),或者在(zai)鋼(gang)能夠(gou)鈍化(hua)的(de)環(huan)境(jing)中,采用添加少(shao)量合(he)金(jin)元(yuan)素使(shi)鋼(gang)更(geng)容易鈍化(hua)的(de)方法(fa)。
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)電焊(han)鋼(gang)管其(qi)特征不是(shi)降低(di)腐(fu)蝕(shi)量,而(er)是(shi)具有防(fang)止在焊(han)縫上發生腐(fu)蝕(shi)集(ji)中(zhong)或局部(bu)化的(de)特性,不是(shi)所生成的(de)覆(fu)膜或銹的(de)性質,而(er)是(shi)非金屬(shu)雜質在焊(han)接熱影響下的(de)行為的(de)重(zhong)新組(zu)合,以及鋼(gang)自身金屬(shu)學因子(zi)的(de)改善。
這4種低合(he)金(jin)鋼(gang)的(de)共同(tong)點(dian)都(dou)是(shi)日(ri)本(ben)在20世紀后(hou)半期研究開發并(bing)進(jin)入實用階段,已經形成了耐(nai)蝕(shi)金(jin)屬材料的(de)一個領域。耐(nai)硫酸露(lu)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)鋼(gang)以及耐(nai)溝狀(zhuang)腐(fu)(fu)蝕(shi)電焊鋼(gang)管是(shi)日(ri)本(ben)獨有(you)的(de)鋼(gang)種,與這些(xie)鋼(gang)所進(jin)行(xing)的(de)相(xiang)關研究對加速(su)腐(fu)(fu)蝕(shi)科學進(jin)步的(de)效果(guo)極大。


 
		