合金元素对钢材耐大气腐蚀性的影响

合金结构件大多在大气或海洋环境中服役，在潮湿的自然环境下常常产生电化学腐蚀。严重的腐蚀会导致构件工作截面减小，使构件提前破坏，所以要求工程结构件具有耐大气腐蚀能力。

钢的合金化是提高钢耐蚀性的主要手段之一、钢中加人少量Cu、P、Gr、Ni、Mo、A等元素时，可以提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性，其中Cu、P是最有效的合金元素。

低合金钢中铜的质量分数从0.025%开始即可提高耐大气腐蚀性，至0.25%为止。加人更多的铜并不能继续提高钢的耐蚀性。当钢中含铜量达到一定量时、铜会沉淀在钢的表面，它具有正电位，成了钢表面的附加阴极，促使钢在很小的阳极电流下达到钝化状态铜除了提高耐蚀性以外，也能产生沉淀强化作用。铜在a-fe中的最大溶解度为1.4%而室温溶解度仅为0.2%左右，因此，钢中铜的质量分数大于0.5%时，热轧后在很缓慢冷却的条件下，将析出富铜相。而在空气中冷却，即使截面较大也将得到过饱和的固溶体，在以后回火时(450℃~550℃)将析出富铜相，从而产生沉淀强化作用。

磷元素也有提高钢耐大气腐蚀的能力，另外还有固溶强化的作用。在要求耐大气政海洋腐蚀的钢中，磷的质量分数一般为0.05%-0.15%。提高含磷量，冷脆和时效倾向增加，为了减少这种倾向，可使用铝脱氧以得到细晶粒钢。

少量的铬、镍可以提高钢的耐大气腐蚀性，微量的稀土金属也有较好的效果。钢中同时加人几种提高耐蚀性的少量和微量元素、则提高钢耐蚀性的效果更佳。例如、钢中同时有铜和铬，或铬、镍和铜等，尤其是钢中同时含有磷和铜时效果最佳。Gr、Ni、Cu等元素同时加人钢中，可能是由于能使钢的表面钝化，因而减缓了电化腐蚀倾向。

综上所述，低合金高强度钢中碳的质量分数应控制在0.2%以下。从固溶强化的观点来看，硅、锰的强化是十分有效的，在低碳情况下，锰能细化晶粒，降低韧-脆转变温度。从细化晶粒来看，T、Nb、V、A1等元素是十分有效的，铝、钒还可以产生沉淀强化作用。铜既能提高耐大气腐蚀性，又能产生沉淀强化。磷与其他元素配合，可以发挥其固溶强化和提高钢耐大气腐蚀的作用。因此，对铁素体+珠光体型低合金高强度钢的合金化方向应该以Si-Mn为基础，适当添加D、Nb、V、A、Cu、P等元素。如果要得到更高的耐蚀性、则可加少量的铬和镍。要求正火态获得贝氏体组织时、则必须同时考虑加入钼元素和硼元素。