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)鐵表面也存在(zai)自(zi)然生成的(de)(de)薄的(de)(de)氧化物覆膜。可(ke)是這(zhe)種覆膜在(zai)自(zi)然腐蝕環境中容易被破(po)壞(huai),生成所(suo)(suo)謂的(de)(de)鐵銹。鐵銹并(bing)不是不具有對腐蝕的(de)(de)保護性,而是因為(wei)它的(de)(de)能力低(di),所(suo)(suo)以通過(guo)銹層(ceng)進行腐蝕的(de)(de)速(su)度(du)還不能達(da)到實用上可(ke)以允許的(de)(de)程度(du)。
繼石器(qi)時代和(he)青銅器(qi)時代之后,鐵(tie)(tie)作為人類文化發展的(de)第三階(jie)段(duan)登場,由(you)于(yu)其優良的(de)力學(xue)性能,據(ju)說古羅馬人曾手(shou)持鐵(tie)(tie)制的(de)刀(dao)劍征服過(guo)周圍使(shi)用青銅器(qi)的(de)民族,然(ran)而蒼(cang)天不會恩(en)賜(si)一切,可以說兩千多年來(lai)的(de)鐵(tie)(tie)器(qi)使(shi)用歷史(shi)是同時與腐(fu)蝕進行斗(dou)爭的(de)歷史(shi)。
正像NHK面(mian)(mian)向小學生(sheng)的(de)(de)校園廣播中所說的(de)(de)那(nei)樣(yang),為了防止鐵銹(xiu),可以(yi)用(yong)一(yi)種東西覆(fu)蓋在(zai)其表面(mian)(mian)上,這(zhe)連小孩都已經知道。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)(lai),涂漆或(huo)(huo)(huo)電鍍(du)自(zi)古(gu)以(yi)來(lai)(lai)就發(fa)展起來(lai)(lai)。可是,當考慮到(dao)耐蝕(shi)性優秀(xiu)的(de)(de)銅或(huo)(huo)(huo)與(yu)青銅的(de)(de)差別(bie)只是由于(yu)表面(mian)(mian)生(sheng)成小于(yu)1μm的(de)(de)覆(fu)膜(mo)或(huo)(huo)(huo)10μm厚度的(de)(de)銹(xiu)的(de)(de)性質不同時,于(yu)是人們(men)提出是否能(neng)(neng)夠依靠(kao)鐵自(zi)身(shen)的(de)(de)能(neng)(neng)力生(sheng)成耐蝕(shi)性好的(de)(de)覆(fu)膜(mo)或(huo)(huo)(huo)銹(xiu)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)課題。
我們在與鐵(tie)(tie)長期相(xiang)處之中(zhong)知(zhi)道,在有(you)的(de)場日,生(sheng)銹(xiu)或(huo)者腐(fu)蝕減厚極小,所(suo)以(yi)產(chan)生(sheng)了“古時(shi)候的(de)鐵(tie)(tie)不(bu)容(rong)易(yi)生(sheng)銹(xiu)”這樣一種觀點(dian)的(de)確,日本的(de)名刀(dao)不(bu)容(rong)易(yi)生(sheng)銹(xiu)。這是由于作(zuo)為制刀(dao)原料使用(yong)(yong)的(de)“和(he)鋼(gang)(gang)”中(zhong)錳和(he)硫含量(liang)比普通現代(dai)鋼(gang)(gang)的(de)低很多(duo),不(bu)能(neng)生(sheng)成(cheng)硫化錳,所(suo)以(yi)在表(biao)面薄(bo)膜上不(bu)能(neng)夠(gou)生(sheng)成(cheng)銹(xiu)的(de)缺陷。如果采用(yong)(yong)與普通鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)生(sheng)產(chan)工藝不(bu)同的(de)特(te)殊(shu)生(sheng)產(chan)方法,用(yong)(yong)現在的(de)技術也能(neng)生(sheng)產(chan)出與性能(neng)優良(liang)“和(he)鋼(gang)(gang)”具有(you)同等防銹(xiu)性能(neng)的(de)鋼(gang)(gang)。可(ke)是一旦被(bei)水等浸濕,“和(he)鋼(gang)(gang)”也同樣和(he)現代(dai)鋼(gang)(gang)一樣被(bei)腐(fu)蝕。
古普(pu)塔(ta)王朝在(zai)(zai)4~5世(shi)紀建(jian)造,從12世(shi)紀至今位于(yu)現在(zai)(zai)場所(suo)的(de)所(suo)謂(wei)的(de)“德里鐵塔(ta)”,地上高度(du)7m,用約6噸(dun)的(de)鍛鐵制(zhi)(zhi)造。從當時的(de)制(zhi)(zhi)造技術來看,其(qi)規模是令人(ren)吃驚的(de),而且在(zai)(zai)寺院(yuan)(yuan)的(de)院(yuan)(yuan)子里暴露在(zai)(zai)風雨(yu)中幾乎沒(mei)有(you)被腐(fu)蝕.關于(yu)這一點,對Hadfield鋼所(suo)熟(shu)知(zhi)的(de)Sir Robert Hadfield于(yu)1912年曾經有(you)過報道,以后也有(you)許多(duo)人(ren)對此提(ti)出各種看法,盡(jin)管其(qi)中有(you)人(ren)認(ren)為(wei)純度(du)高、磷多(duo)(由(you)于(yu)場所(suo)不同(tong)0.08%~0.28%)、表(biao)面的(de)溶渣或制(zhi)(zhi)造時的(de)氧(yang)化(hua)物具有(you)防腐(fu)作用,然(ran)而認(ren)為(wei)大氣清潔干燥環境好的(de)說(shuo)法更有(you)說(shuo)服力。
依據(ju)羅馬遺址出土的(de)(de)(de)大量鐵(tie)釘沒有被(bei)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)事實,可以認為(wei)這是由于鐵(tie)釘的(de)(de)(de)外側形成了氧(yang)的(de)(de)(de)吸氣劑后使中(zhong)央部分處于缺氧(yang)狀態。在(zai)現代(dai)社會(hui)中(zhong),暴露在(zai)雨中(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)道(dao)導軌腹部幾乎沒有被(bei)腐(fu)蝕(shi),可以認為(wei)它是因(yin)為(wei)處在(zai)行駛的(de)(de)(de)列車所(suo)卷起的(de)(de)(de)風的(de)(de)(de)環境中(zhong)。
名刀不(bu)容易生銹暫且(qie)不(bu)說,僅(jin)就腐蝕(shi)減(jian)厚(hou)而言(yan),看上(shang)去(qu)好像(xiang)耐(nai)蝕(shi)性優(you)秀的例(li)子也不(bu)是因為材質優(you)秀,而且(qie)是因為環境(jing)好。
在材質上努力提高鐵(tie)的耐(nai)蝕性的過程中,如(ru)果把鐵(tie)和相當量的鉻制成合金就會增加對氧的抵抗性,這一19世紀前半(ban)葉的發(fa)現(xian)與(yu)20世紀初(chu)的鐵(tie)素體系(xi)以(yi)及奧氏(shi)體系(xi)不銹鋼的開發(fa)有聯系(xi)。
然而,提出本(ben)書所(suo)涉及的(de)(de)課題(ti)-低合(he)金耐蝕鋼(gang)的(de)(de)始祖(zu),自1900年以來一(yi)直被認為是Buck,他通過各(ge)種(zhong)實驗(yan)研究(jiu)證(zheng)實,在鋼(gang)中添加少量的(de)(de)銅對(dui)減輕(qing)大氣(qi)腐蝕是非常有效的(de)(de)。該研究(jiu)結果(guo)與1933年U.S.Steel公司開(kai)發的(de)(de)世界最早的(de)(de)低合(he)金耐蝕鋼(gang)COR-TEN進行(xing)工業生(sheng)產有聯(lian)系。
在(zai)組成范圍內,為了從本(ben)質上提高低合金鋼(gang)(gang)實(shi)用(yong)環境下的耐蝕性,可以(yi)采用(yong)添(tian)加合金元(yuan)素把鋼(gang)(gang)鐵的銹制成像銅(tong)綠那樣有保護性覆膜的方(fang)法,或(huo)者在(zai)鋼(gang)(gang)能夠鈍化的環境中(zhong),采用(yong)添(tian)加少量合金元(yuan)素使鋼(gang)(gang)更容易鈍化的方(fang)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。
耐溝狀腐蝕(shi)電焊鋼管(guan)其(qi)特征不是(shi)降低(di)腐蝕(shi)量,而(er)是(shi)具有防止在(zai)焊縫上(shang)發生腐蝕(shi)集中或(huo)局部化的特性(xing),不是(shi)所(suo)生成的覆膜或(huo)銹的性(xing)質,而(er)是(shi)非(fei)金屬雜質在(zai)焊接熱影響(xiang)下的行為的重(zhong)新組合,以及鋼自身(shen)金屬學因(yin)子的改善(shan)。
這4種低合金鋼的(de)(de)共同點都(dou)是日本在20世紀后半期研(yan)究開發并進(jin)(jin)入(ru)實(shi)用階段,已經(jing)形成了耐(nai)蝕金屬(shu)材料(liao)的(de)(de)一(yi)個領域。耐(nai)硫酸(suan)露點腐蝕鋼以及耐(nai)溝狀腐蝕電焊鋼管(guan)是日本獨有的(de)(de)鋼種,與這些鋼所進(jin)(jin)行的(de)(de)相關研(yan)究對(dui)加速腐蝕科學進(jin)(jin)步的(de)(de)效果極大。

