微合金元素復合調控對Q345qE橋梁鋼耐蝕性能的影響

袁 昊，李學東，程丙貴，劉 超，1c，楊樹峰，1d，李曉剛，1c(1.北京科技大學a.冶金與生態工程學院，b.新材料技術研究院，c.國家材料腐蝕與防護科學數據中心，d.鋼鐵冶金新技術國家重點實驗室，北京 100083；.江蘇省(沙鋼) 鋼鐵研究院，江蘇 張家港 15600)

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低合金鋼是一種被廣泛應用的結構材料，腐蝕問題是制約其安全服役的主要問題之一。微合金化調控是提高材料耐蝕性的有效手段之一。

穩定銹層能有效保護鋼基體。穩定銹層的形成是一個漸進的過程，最初生成吉布斯自由能最高的亞穩態FeO，隨著腐蝕的進行，生成吉布斯自由能較低的Fe(OH)2、γ-FeOOH 和Fe3O4等中間產物，最終形成熱力學穩定性較高的α-FeOOH[1]。耐候鋼是通過在鋼中添加一定量的合金元素(Cu、Ni、Cr、Ca 等)而獲得的一種低合金鋼。Tomashov[2]認為Cu 在鋼的表面二次析出形成陰極，促進與其接觸的鋼陽極鈍化，從而提高鋼的耐蝕性。Kimura 等[3]將添加3%(質量分數)Ni 的耐候鋼與傳統耐候鋼暴露在海洋環境中9 a，結果顯示含Ni 耐候鋼表現出更好的耐蝕性，認為這是由于銹層中生成的Fe2NiO4提高了銹層的致密性。Yamashita等[4]研究了耐候鋼中Cr 元素的耐蝕機理，發現隨著Cr含量的增加，耐候鋼中的α-FeOOH 得到明顯細化，當Cr 含量高于5%(質量分數)時能有效抑制Cl－對耐候鋼的侵入。Kim 等[5]研究發現，Ca 元素之所以能提升耐候鋼的耐蝕性，主要是因為Ca 在耐候鋼中生成的CaO 和CaS 可以完全溶解并附著于外銹層，提高了銹層的致密性。耐候鋼自身生成的穩定致密銹層可有效降低鋼基體的腐蝕速率，提升材料的耐蝕性能。……