為什么耐候鋼越生銹越耐用?
耐候鋼既具有普通鋼材易延展、高強度、抗疲勞等特性,同時抗腐蝕性卻是普通鋼材的2-8倍,所以長得“丑”卻價格不菲。
你身邊有沒有這樣奇怪的建筑物:它是堅固的鋼結構,但卻全身布滿厚厚的紅黑色銹跡
下面我們介紹下—耐候鋼
耐候鋼又稱耐大氣腐蝕鋼,是介于普通鋼和不銹鋼之間的低合金鋼,由普碳鋼添加一定量的銅,以及磷、鉻、鎳、鈦、釩等耐腐蝕元素制成。它既具有普通鋼材的易延展、高強度、抗疲勞等特性,同時在抗腐蝕能力方面又能達到普通碳素鋼的2-8倍。
由于其優秀的性能,耐候鋼的價格不菲。性能相近的耐候鋼與普通鋼材相比,耐候鋼的價格要高出60%左右。因此,別看耐候鋼長得丑,一般的建筑還用不起它。
只有集裝箱、鐵道車輛、石油井架、鉆井平臺這些使用環境惡劣、對鋼材抗腐蝕性能要求高的結構物才會使用耐候鋼。而對于普通建筑使用的鋼筋混凝土,由于混凝土中埋藏的鋼筋極少與氧氣、水接觸,工程師們還舍不得使用耐候鋼。
耐候鋼為什么能銹而不腐?
純鐵并不容易銹蝕,但普通的鋼鐵中,通常含有銅、碳等雜質,這些雜質的活性比鐵低,在含水的空氣中與鐵形成原電池(即通過氧化還原反應而產生電流的一種裝置),將氧化與還原反應分開,為鋼鐵的腐蝕提供一條“高速公路”。
鋼鐵腐蝕產生的鐵銹是疏松多孔的結構,其中還有許多微裂紋將孔隙互相聯通。這樣,鐵銹就像海綿一樣,可以繼續吸收空氣中的水分,讓鋼鐵進一步銹蝕,直至完全銹穿。
耐候鋼與普通鋼鐵不同,在最開始,它也會像普通鋼鐵一樣在表面發生銹蝕。由于其合金程度較高,這一過程甚至比普通鋼鐵更快。但是由于耐候鋼內部的晶格更加復雜,在表面的疏松鐵銹下,還會生長出一層暗黑色的致密銹層。這一銹層由納米顆粒的α-FeOOH組成。在這一致密銹層中,鎳原子取代了部分鐵原子的位置,使得銹層具有了陽離子選擇性,抑制了具有腐蝕性的陰離子透過。
致密的銹層,使得耐候鋼雖然表面銹了,但內部不會被繼續銹蝕。其實只要仔細分辨,就可以看出,耐候鋼的表面與普通鐵銹并不相同:耐候鋼的銹是均勻致密的,緊貼著鋼材的表面保護著鋼材;而鐵銹則斑斑駁駁,疏松多孔,一碰就會掉渣。這樣的鐵銹非但保護不了鋼鐵,反而“引狼入室”,把水和氧氣吸到鋼鐵表面來。
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