1. 耐海水钢锈层的特征
关于海水中钢表面生成的锈层,玉田等通过添加Cr、Al或者Cr+Al试验证明,在比碳素钢耐蚀的钢种表面生成了黏附的硬的内层锈和松弛而软的外层锈,在内层锈上铬或铝高度浓缩。相反,在碳素钢或者与碳素钢耐蚀性大致相同的0.3%Cu、0.3%Cu-2%Ni钢上内层锈几乎不存在,只有外层锈。即使把内层锈进行X射线衍射,也只能检测出α、Y-FeOOH、Fe3O4、非晶质成分等通常的水中的锈成分。
高村等关于海洋大气及海水飞溅带生成锈的研究结果前面已叙述。他们把从暴晒1年的试片上刮下来的锈进行X射线衍射研究并发现,碳素钢、P-Cu-Ni-Cr钢上四氧化三铁结晶的成长都比作为比较的田园地区或工业地区的显著.锈层中磁铁矿的生成在实验室中干湿交替3个月试片试验也证实,4种钢中越是重量减少大的钢,磁铁矿峰值强度越强,半值宽度越小。也就是说耐蚀性越大的钢,磁铁矿的粒子越微细。
佐武等也观察到,在实验室中用人工海水形成的干湿交替试验所生成的耐蚀性良好的钢的锈层是由多孔质的外层和致密的内层构成的,而该内层是磁铁矿层。
如果综合玉田等、高村等、佐武等在1970年(昭和45年)所进行的研究,海洋性锈层的保护性与由磁铁矿形成的内层有关系,虽然可以推测有效合金元素能否助长它的生成,可是和大气中的锈层不同,以后的研究没有继续进行,直到现在还没有提出关于其全貌的一般见解。与耐候钢不同,耐海水钢还没有被广泛应用,这可能是未能激发开展研究工作的理由。
2. 耐海水钢金属组织的影响
在论述合金元素的影响因素时,不能忽视热处理或金属组织的影响。在实际应用上,为了维持力学性能或者由于受生产工艺的限制,多数情况是只考虑尽可能提高耐蚀性不允许选择热处理或金属组织。并且,像海水中那样溶解氧的扩散支配腐蚀速度的场合,好像没有考虑金属组织的影响。可是,以前通过通常的热轧所得到的碳素钢具有铁素体-珠光体组织,而加入相当的铬后,进行同样的轧制则变成中间组织等,同时改变了金属组织,这是必须注意的事项。
关于热处理对腐蚀影响的研究,Hudson等从1946年开始进行的为期5年60个钢种的海水全浸试验矿种,就考虑了这个方面的因素。看到该试验结果后,虽然有人引用了“金属组织没有影响”这句话,可是Hudson等只是将没有得到清楚的结果作为结论。实际上56种钢中的28种钢炉冷材比为淬火材腐蚀大,其他的28种钢与此相反,他们曾经说过:“这并不一定说明热处理对各种钢的耐蚀性没有影响”。那么为什么在数据一览表里没有热处理的记载或有多大程度的影响,尚不清楚。
研究金属组织影响的报告很少,佐武等研究后认为,0.2%Cu-2%Cr系、0.3%Cu-2%Cr-0.2%P系、0.5%Cu-2%Cr系、3%Cr-0.5%Cu-0.2%P系的钢,在人工海水形成的干湿交替试验(9个月)环境里,空冷材的腐蚀量是炉冷材的1/2.并且,同组的小若等对 2%Cr-1%Mo、5%Cr-0.5%Mo、10%Cr-1% Mo钢在0.003%~3%NaCl、2m/s条件下进行流动水试验(15天)后也确认,正火材(珠光体或者马氏体组织)的腐蚀量约是退火材料(铁素体-珠光体或者铁素体-碳化物组织,725℃,45min)的1/2.佐武等认为炉冷材在渗碳体中大量固溶的铬失去了有效性,小若等认为退火材的渗碳体或者碳化物由于形成了有效的阴极而降低了耐蚀性,可是都没有得到实验证实。
不仅限于海水腐蚀,在大气腐蚀等方面,对金属组织的影响有经验的人好像很多,可是一直没有进行过详细的研究,虽然有时这成为对学会论文讲演的质疑或者在非正式场合下的话题,然而大多数只限于在那种场合谈谈而已,即使现在也很难说人们对金属组织影响的本质有什么了解。
3. 回归方程式
令人遗憾的是,几个经过系统的海水腐蚀试验的结果没有进行详细地分析就被发表了。例如,著名的Hudson等的试验结果,挑选数据后就没有详细分析各个合金元素的影响。最近计算机已成为人们身边之物,我认为最好利用计算机把这样的知识财富再次进行解析以发挥它的作用。
作为分析实例,下面列举渡边把Hudson等的海水浸泡试验数据进行解析的结果。解析了许多人在海水全浸带中及潮差带获得的数据.为了除去试验材尺寸等的影响,通过用碳素钢的腐蚀量除以添加合金元素钢的腐蚀量的方法进行标准化,求出了在各合金元素的1次方程式中表示海水全浸带及潮差带腐蚀的系数。