耐候钢一般是指耐蚀性优异的钢,可是不包括像不锈钢那样的高合金钢,即添加元素的总量在百分之几以下比碳素钢耐蚀性优秀的钢。
很早以前,人们根据经验知道,含铜多的钢对大气腐蚀具有优异的耐蚀性。1916年ASTM进行了钢铁材料系统的暴晒试验。当时在工业地区、半田园地区、海岸地区进行了260种钢的暴晒试验,其结果表明,含铜钢具有优秀的耐蚀性,并判明在含铜钢中磷含量高的钢更优秀。
以后,U.S.Steel公司根据过去的经验,对期待能够提高耐候性的所有的元素,通过改变其比例和组合制成材料后,进行了长期的暴晒试验。结果确认,由Ni、Cr、Cu、P适当组合的钢具有最优秀的耐候性。这就是1933年市售的COR-TEN钢,这成为开发耐候低合金钢的起跑点。
受到这种COR-TEN钢的开发刺激,以后不仅是美国,而且在欧洲各国以及日本也相继开发了许多同种类的耐候钢。然而这些研究还发现,为了提高耐候性所添加的元素同时也有增大机械强度的优点。近年来,随着钢铁结构物的大型化,为了谋求轻量化把钢材断面变薄,这样高强度钢蓬勃发展起来。但是把钢材变薄,使用中由腐蚀引起的断面积减少,就成为了特别重要的问题,所以在这种情况下,耐候钢的价值进一步被认识。
再者,虽然是耐候钢,但是作为近代的结构材料,其理所当然在强度、韧性、焊接性、加工性、涂漆性等性能上也必须优秀,而且并不意味着价格比碳素钢高。把这些问题考虑在内,日本钢铁公司开发的正在销售的耐候钢被归纳在表1中,1968年(昭和43年4月1日)作为耐候性焊接钢已被制定为JIS标准,被列在表2中。
耐候钢代替焊接结构钢已广泛地应用于铁道车辆、汽车、工业机械、罐容器、桥梁、建筑物等在大气中腐蚀有问题的领域。铁道车辆在美国和日本是最早采用耐候钢的领域,这是由于耐候性优秀,能增加车辆的使用寿命,减少维护费用,同时强度也高,所以具有减轻车体重量、增加载重量的两方面的优点。现在不仅是日本国铁,而且也在民间企业或出口车辆上广泛采用。
桥梁材料板材较厚,而且要求韧性和焊接性好,所以用含有磷的耐候钢是不适当的,在开发了不含磷的耐候钢后,在桥梁上的应用急速发展,桥梁与铁道车辆同时成为了耐候钢的主要用途。在建筑上的应用,最近所谓的“裸使用”正在被关注。它是利用了耐候钢特有锈呈现出来的漂亮稳定的色调,在无涂漆的状态下作为外装材使用的。虽然锈在稳定前有一段难看的时期,可是作为100%发挥耐候钢的特性来说意义深远,并且期待着今后不只在建筑物也能在其他领域广泛应用。而且,通过特殊的表面处理,从初期开始就能形成稳定锈层的技术已经发展起来了。照片3、照片4示出了这些例子。
另外,作为特殊的用途来说,已经用于热交换器或烟道等,也用于发生硫酸露点腐蚀的场所。但是最近发生了一些变化,该用途专用的耐硫酸露点腐蚀钢已经开发、销售。