1. 耐海水鋼銹層的特征
關(guān)于海水中鋼表面生成的銹層,玉田等通過添加Cr、Al或者Cr+Al試驗(yàn)證明,在比碳素鋼耐蝕的鋼種表面生成了黏附的硬的內(nèi)層銹和松弛而軟的外層銹,在內(nèi)層銹上鉻或鋁高度濃縮。相反,在碳素鋼或者與碳素鋼耐蝕性大致相同的0.3%Cu、0.3%Cu-2%Ni鋼上內(nèi)層銹幾乎不存在,只有外層銹。即使把內(nèi)層銹進(jìn)行X射線衍射,也只能檢測(cè)出α、Y-FeOOH、Fe3O4、非晶質(zhì)成分等通常的水中的銹成分。
高村等關(guān)于海洋大氣及海水飛濺帶生成銹的研究結(jié)果前面已敘述。他們把從暴曬1年的試片上刮下來的銹進(jìn)行X射線衍射研究并發(fā)現(xiàn),碳素鋼、P-Cu-Ni-Cr鋼上四氧化三鐵結(jié)晶的成長(zhǎng)都比作為比較的田園地區(qū)或工業(yè)地區(qū)的顯著.銹層中磁鐵礦的生成在實(shí)驗(yàn)室中干濕交替3個(gè)月試片試驗(yàn)也證實(shí),4種鋼中越是重量減少大的鋼,磁鐵礦峰值強(qiáng)度越強(qiáng),半值寬度越小。也就是說耐蝕性越大的鋼,磁鐵礦的粒子越微細(xì)。
佐武等也觀察到,在實(shí)驗(yàn)室中用人工海水形成的干濕交替試驗(yàn)所生成的耐蝕性良好的鋼的銹層是由多孔質(zhì)的外層和致密的內(nèi)層構(gòu)成的,而該內(nèi)層是磁鐵礦層。
如果綜合玉田等、高村等、佐武等在1970年(昭和45年)所進(jìn)行的研究,海洋性銹層的保護(hù)性與由磁鐵礦形成的內(nèi)層有關(guān)系,雖然可以推測(cè)有效合金元素能否助長(zhǎng)它的生成,可是和大氣中的銹層不同,以后的研究沒有繼續(xù)進(jìn)行,直到現(xiàn)在還沒有提出關(guān)于其全貌的一般見解。與耐候鋼不同,耐海水鋼還沒有被廣泛應(yīng)用,這可能是未能激發(fā)開展研究工作的理由。
2. 耐海水鋼金屬組織的影響
在論述合金元素的影響因素時(shí),不能忽視熱處理或金屬組織的影響。在實(shí)際應(yīng)用上,為了維持力學(xué)性能或者由于受生產(chǎn)工藝的限制,多數(shù)情況是只考慮盡可能提高耐蝕性不允許選擇熱處理或金屬組織。并且,像海水中那樣溶解氧的擴(kuò)散支配腐蝕速度的場(chǎng)合,好像沒有考慮金屬組織的影響。可是,以前通過通常的熱軋所得到的碳素鋼具有鐵素體-珠光體組織,而加入相當(dāng)?shù)你t后,進(jìn)行同樣的軋制則變成中間組織等,同時(shí)改變了金屬組織,這是必須注意的事項(xiàng)。
關(guān)于熱處理對(duì)腐蝕影響的研究,Hudson等從1946年開始進(jìn)行的為期5年60個(gè)鋼種的海水全浸試驗(yàn)礦種,就考慮了這個(gè)方面的因素。看到該試驗(yàn)結(jié)果后,雖然有人引用了“金屬組織沒有影響”這句話,可是Hudson等只是將沒有得到清楚的結(jié)果作為結(jié)論。實(shí)際上56種鋼中的28種鋼爐冷材比為淬火材腐蝕大,其他的28種鋼與此相反,他們?cè)?jīng)說過:“這并不一定說明熱處理對(duì)各種鋼的耐蝕性沒有影響”。那么為什么在數(shù)據(jù)一覽表里沒有熱處理的記載或有多大程度的影響,尚不清楚。
研究金屬組織影響的報(bào)告很少,佐武等研究后認(rèn)為,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系的鋼,在人工海水形成的干濕交替試驗(yàn)(9個(gè)月)環(huán)境里,空冷材的腐蝕量是爐冷材的1/2.并且,同組的小若等對(duì) 2%Cr-1%Mo、5%Cr-0.5%Mo、10%Cr-1% Mo鋼在0.003%~3%NaCl、2m/s條件下進(jìn)行流動(dòng)水試驗(yàn)(15天)后也確認(rèn),正火材(珠光體或者馬氏體組織)的腐蝕量約是退火材料(鐵素體-珠光體或者鐵素體-碳化物組織,725℃,45min)的1/2.佐武等認(rèn)為爐冷材在滲碳體中大量固溶的鉻失去了有效性,小若等認(rèn)為退火材的滲碳體或者碳化物由于形成了有效的陰極而降低了耐蝕性,可是都沒有得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
不僅限于海水腐蝕,在大氣腐蝕等方面,對(duì)金屬組織的影響有經(jīng)驗(yàn)的人好像很多,可是一直沒有進(jìn)行過詳細(xì)的研究,雖然有時(shí)這成為對(duì)學(xué)會(huì)論文講演的質(zhì)疑或者在非正式場(chǎng)合下的話題,然而大多數(shù)只限于在那種場(chǎng)合談?wù)劧眩词宫F(xiàn)在也很難說人們對(duì)金屬組織影響的本質(zhì)有什么了解。
3. 回歸方程式
令人遺憾的是,幾個(gè)經(jīng)過系統(tǒng)的海水腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果沒有進(jìn)行詳細(xì)地分析就被發(fā)表了。例如,著名的Hudson等的試驗(yàn)結(jié)果,挑選數(shù)據(jù)后就沒有詳細(xì)分析各個(gè)合金元素的影響。最近計(jì)算機(jī)已成為人們身邊之物,我認(rèn)為最好利用計(jì)算機(jī)把這樣的知識(shí)財(cái)富再次進(jìn)行解析以發(fā)揮它的作用。
作為分析實(shí)例,下面列舉渡邊把Hudson等的海水浸泡試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的結(jié)果。解析了許多人在海水全浸帶中及潮差帶獲得的數(shù)據(jù).為了除去試驗(yàn)材尺寸等的影響,通過用碳素鋼的腐蝕量除以添加合金元素鋼的腐蝕量的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,求出了在各合金元素的1次方程式中表示海水全浸帶及潮差帶腐蝕的系數(shù)。