耐候钢

耐候钢是一类合金钢，在室外曝露几年后能在表面形成一层相对比较致密的锈层，因而不需要涂油漆保护。耐候钢以「Corrosion resistance」（耐蚀）及「Tensile strength」（拉伸强度）缩写而为商标名的「COR-TEN」最为人所知，故英文常以「Corten Steel」代称耐候钢。不同不锈钢可以完全不生锈，耐候钢只是表面氧化不会深入内部，具有像铜或铝的防蚀特色。

钢、铁、以及其他铁合金
铁碳合金中的相与显微组织
铁碳合金中的相
铁碳合金中的显微组织
平衡态组织
  • 波来铁（88%肥粒铁，12%雪明碳铁）
  • 莱氏体（波来铁及渗碳体的共晶混合物，含碳量4.3%）
非平衡态组织
钢（按成分分类）
碳钢（含碳量≤2.11%）
合金钢（含有碳以外的元素）
  • 高合金钢（合金元素含量>10%）
  • 中合金钢（合金元素含量5~10%）
  • 低合金钢（合金元素含量≤5%）
钢（按应用分类）
结构钢
  • 碳素结构钢
  • 低合金高强度（HSLA）钢
  • 贝氏体结构钢
  • 马氏体结构钢
  • 双相（DP）钢
机械零件钢
工模具钢
特殊环境用钢
其他含铁材料
铸铁（含碳量>2.11%）
锻铁（熟铁、工业纯铁，含碳量≤0.04%）

COR-TEN的商标目前由美国钢铁公司所持有。[1] 美钢2003年时把端切钢板事业卖给国际钢铁集团（该集团2006年被收购成为后来的安赛乐米塔尔），但美钢仍然有在贩卖COR-TEN牌子的耐候钢板材及片材。[2]

特性

耐候钢之所以耐候，肇于特别设计的化学组成、化学成分分布，使之得以在环境天候的影响下于材料表面形成保护层，而比多数钢种(如不锈钢除外)来得耐蚀耐候。

耐候钢中特别设计的合金元素分布提供保护层，进而产生缓蚀效果。耐候钢表面的保护层会随天候影响缓慢地增长再生。简言之，该钢种就是靠表面产生锈皮来形成保护层。[3]

Cor-ten耐候钢其中数种规格等级的化学组成(以%为单位，省略铁元素成分)[4]
规格等级碳硅锰磷硫铬铜钒镍
Cor-ten A0.120.25–0.750.20–0.500.01–0.200.0300.50–1.250.25–0.550.65
Cor-ten B0.160.30–0.500.80–1.250.0300.0300.40–0.650.25–0.400.02–0.100.40

耐候钢的机械性质取决于合金配方和材料厚度。[5][6]

ASTM A 242

对原始的A 242合金而言，经过中低度轧延成型的工件或厚度为0.75英寸（19）板材，其降伏强度为50千英磅每平方英寸（340帕斯卡），极限抗拉强度[7]为70千英磅每平方英寸（480帕斯卡）。同样的A 242合金，经过中度重量轧延成型的工件或厚度为0.75—1英寸（19—25）板材，其降伏强度为46千英磅每平方英寸（320帕斯卡），极限抗拉强度为67千英磅每平方英寸（460帕斯卡）。而对同样的合金，但厚达1.5—4英寸（38—102）的轧制部分或板材，其降伏强度为42千英磅每平方英寸（290帕斯卡），极限抗拉强度为63千英磅每平方英寸（430帕斯卡）。

ASTM A 588

A 588 合金而言，对所有轧延加工成型的型钢及厚度达4英寸（100）的板材 ，其降伏强度为50千英磅每平方英寸（340帕斯卡），极限抗拉强度为70千英磅每平方英寸（480帕斯卡）。厚度范围落于4—5英寸（100—130）的板材，其降伏强度至少有46千英磅每平方英寸（320帕斯卡），极限抗拉强度至少有67千英磅每平方英寸（460帕斯卡）。而厚度介于5—8英寸（127—203 mm）的板材，其降伏强度至少有42千英磅每平方英寸（290帕斯卡），极限抗拉强度至少有63千英磅每平方英寸（430帕斯卡）。

用途
  • 由于有独特的粗犷外表、骨董感的锈皮，耐候钢被大量用于艺术用途如雕刻、建筑等。
    • 耐候钢不怕日晒雨淋，在雕刻方面很适合公共艺术、室外雕塑和建筑外墙装饰。较著名者有“芝加哥的毕加索”、“支点”、“北方天使”、马纳舍·卡迪希曼的“悬空(Suspended)”、罗伯特·印第安纳的希伯来文版“LOVE”、公共艺术"狮威虎啸"等等。
    • 耐候钢亦被用于建筑、建设、桥梁或其它巨大的结构中，兼具防腐蚀、结构支撑功能与艺术价值。比较侧重艺术价值的例如1964年最早采用耐候钢的建筑约翰迪厄世界总部、澳大利亚当代艺术中心、塔斯马尼亚岛的新旧艺术博物馆、巴克莱中心、奥登斯大学主建物、新河峡大桥、纽堡–比肯大桥、丹麦支撑高架电缆的电线杆等等。但也有如英国M25高速公路的板桩零件等仅着重功能的应用。
  • 在海洋运输中，耐候钢用于制造货柜。[8]
  • 耐候钢用的铬、镍等合金元素都比不锈钢来得少，价格通常也比不锈钢来得便宜。在某些时候，耐候钢是兼顾耐蚀与经济的不锈钢替代品。1971年圣路易斯车辆厂为伊利诺中央铁路建造的双层电联车是经典案例，该公司采用耐候钢来取代当时轨道车常用的不锈钢成功地降低成本。1979年庞巴迪公司以耐候钢车体及类似的规格承揽了伊利诺中央铁路的后续订单，并在生产时对车体上漆。然而此次耐候钢车体的寿命却不如预期，使用年限还没到轨道车就开始出现锈蚀孔洞。后来的分析多把此问题归因于漆，认为上了漆的耐候钢耐蚀性无异于传统钢铁，因为在细小的漆剥落处无法及时产生锈斑保护层。这批轨道车在2016年以前已退除完毕。[9]

建筑物

艺术品

存在的问题
维基共享资源中相关的多媒体资源：耐候钢

耐候钢的使用尚面临以下几个问题：

  • 焊接点的腐蚀：焊接点的氧化速率必须和其它用料相同，这需要特殊的焊接材料和技术。
  • 积水腐蚀：耐候钢并非不锈钢，如果耐候钢的凹位中有积水，该处的腐蚀速率将变快，因此必须做好排水。
  • 富盐空气环境：耐候钢对夏威夷这样的富盐空气环境较敏感。在这样的环境中，表层保护膜可能阻止不了内部的进一步氧化。
  • 掉色：耐候钢表面的锈层可使它附近的物体表面变得锈迹斑斑。

参考文献
  1. . USS. [30 October 2014]. （原始内容存档于2016-10-17）.
  2. , 2003-10-31 [2010-01-13], （原始内容存档于2007-12-28）
  3. Armstrong, Robert. . Absolute Steel. 14 April 2014 [25 September 2014]. （原始内容存档于2020-11-29）.
  4. , [2010-01-13], （原始内容存档于2010-01-13）.
  5. . A new vision of steel. Chapel Steel. 1987 [24 September 2010]. （原始内容存档于2022-05-30）.
  6. . Chicago: American Institute of Steel Construction. 1928: Chapter 1, page 1–5.
  7. . [2017-02-04]. （原始内容存档于2019-06-09）.
  8. . [2009-05-24]. （原始内容存档于2022-06-26）.
  9. . people.ku.edu. [24 September 2010]. （原始内容存档于2010-10-16）.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.