氧含量對鋼耐蝕性能的影響

嚴春蓮，秦漢成，崔桂彬，其其格，趙夢瑩，劉 錕

1) 首鋼集團有限公司技術研究院，北京 100043 2) 綠色可循環鋼鐵流程北京市重點實驗室，北京 100043

鋼的耐腐蝕性一直是品種開發和腐蝕研究的熱點，耐候鋼、耐海水腐蝕鋼等工程用耐蝕鋼大多添加Cu、Cr、Ni 等合金元素使其獲得優良的耐腐蝕性能[1-7]，但是這些合金元素價格昂貴，一定程度上限制了其推廣應用，因此開發經濟型的耐腐蝕鋼有強烈的需求[8]. 有研究[9-12]表明：較高的氧含量可以降低鋼的點蝕誘發敏感性和點蝕擴展速度，從而顯著提高鋼鐵材料在海洋環境中的耐點蝕性能. 因此，適當提高鋼中的氧含量，減少Cu、Cr、Ni 等合金元素的用量，從而有望開發經濟型耐腐蝕鋼.

脫氧程度對鋼中夾雜物及鋼基體的熱力學穩定性有重要的影響，譬如曹國良等[11]研究發現：隨著脫氧程度的加強，鋼中的硫化物夾雜由短棒狀變為長條狀；脫氧程度越差，鋼基體熱力學穩定性越強，鋼的點蝕誘發敏感性也越弱. 現有文獻主要研究了海洋用鋼中夾雜物的類型、形態等對點蝕誘發的影響[13-18]，一般僅涉及兩種或幾種脫氧程度的鋼種，因鋼中氧含量大范圍變化導致夾雜物的演變乃至對耐腐蝕性的影響有待系統性探索.

本文以碳鋼和耐候鋼為研究對象，考察了鋼中氧含量（含量指質量分數，后文同）在20×10-6～200×10-6大范圍變化時鋼中夾雜物類型、形態、數量、尺寸等的變化規律及其對耐腐蝕性的影響，可為經濟型高氧耐腐蝕鋼的開發提供借鑒.

1 實驗材料與方法

使用50 kg 真空感應爐，通過添加鋁塊、硅鐵、錳鐵或少量氧化鐵來獲得10 爐不同氧含量的實驗用鋼，隨后經控軋控冷、剪切、模擬卷取隨爐冷，獲得寬190 mm、厚7 mm 的鋼板. 利用ARL4460直讀光譜儀對鋼板進行成分分析，用TC-500 氧氮分析儀進行全氧測量. 10 爐實驗用鋼的化學成分如表1 所示. 1#～7#為碳鋼，氧含量分別為：20×10-6、60×10-6、 70×10-6、 85×10-6、 105×10-6、 130×10-6、195×10-6，8#～10# 為耐候鋼，添加Cu、Ni、Cr 合金元素，氧含量分別為：30×10-6、60×10-6、120×10-6. 其中1#鋼中全鋁質量分數為0.0159%，酸溶鋁質量分數為0.0125%，8#鋼中全鋁質量分數為0.0036%，酸溶鋁質量分數為0.0024%.

表1 實驗用鋼的化學成分（質量分數）Table 1 Chemical composition of the tested steels (mass fraction)%

在實驗鋼板的中部取樣，進行掃描電鏡夾雜物分析、顯微組織觀察以及常規力學性能實驗.

極化實驗采用PARSTAT 2273 型電化學工作站，實驗溶液為3% NaCl 溶液（pH 值為10，3%是質量分數），實驗面經磨制、拋光處理. 實驗前先用高純氮氣除氧60 min，再在-1200 mV 下陰極極化15 min 以去除表面的氧化膜，整個實驗過程中對溶液持續通氣，電位從-1200 mV 由負向正以1 mV·s-1的速率進行掃描. 取極化電流密度為0.0001 A·cm-2對應的極化電位為點蝕電位.

全浸實驗時，每種實驗鋼選用三個平行試樣，試樣尺寸為50 mm×25 mm×5 mm，選用質量分數為10% 的H2SO4和質量分數為3.5%的NaCl 溶液作為腐蝕溶液，對不同鋼板全浸24、48、96 h 后計算腐蝕速率. 利用S3400 掃描電鏡觀察不同鋼種全浸腐蝕后的銹層表面形貌，并測量不同鋼種的腐蝕坑深度，每個實驗面選取 5 個較深的腐蝕坑，取平均值作為平均點蝕深度. 利用EPMA-1720 電子探針對不同鋼種腐蝕銹層的元素分布進行分析.

2 實驗結果與分析

2.1 夾雜物分析

2.1.1 夾雜物類型及形態分析

實驗用鋼中夾雜物的形態如圖1 所示. 圖1 中標識出的不同氧含量鋼中典型夾雜物的成分分析結果如表2 所示. 氧含量為20×10-6～30×10-6的鋼中夾雜物主要是點鏈狀Al2O3（圖1(a)）、長條狀MnS （圖1(b)）及二者的復合夾雜物，復合夾雜物顆粒直徑一般2～3 μm，MnS 夾雜物長度在20 μm左右；氧含量為60×10-6～85×10-6的鋼中夾雜物主要是硅錳氧化物（圖1(c)）、MnS（圖1(d)）及二者的復合夾雜物，復合夾雜物長約20～60 μm，MnS 大多呈短條狀，長度在10 μm 左右；氧含量為100×10-6～130×10-6的鋼中有大量的條狀夾雜物（圖1(e)），長度為10～100 μm，有的甚至達到200 μm 以上，主要為硅酸鹽與硫化錳的復合夾雜，有少量獨立的MnS 夾雜；氧含量為195×10-6的鋼中夾雜物主要是大量的大尺寸顆粒狀夾雜物（圖1(f)），顆粒直徑為20～50 μm 不等，主要為硅酸鹽復合夾雜物，極少量獨立的MnS 夾雜物.

圖1 不同氧含量鋼中的夾雜物. (a、b) 20×10-6～30×10-6; (c、d) 60×10-6～85×10-6; (e) 100×10-6～130×10-6; (f) 195×10-6Fig.1 Inclusions in steels with different oxygen contents: (a, b) 20×10-6～30×10-6; (c, d) 60×10-6～85×10-6; (e) 100×10-6～130×10-6; (f) 195×10-6

表2 不同氧含量鋼中典型夾雜物的成分（質量分數）Table 2 Composition of typical inclusions in steels with different oxygen contents (mass fraction)%

2.1.2 夾雜物統計分析

對不同氧含量鋼板中的夾雜物進行定量統計，獲得鋼中不同夾雜物類型的統計結果，如表3所示，包括夾雜物數量、面積、等效圓直徑等信息，并通過數據擬合得到不同氧含量鋼中夾雜物類型及尺寸的變化規律，如圖2 所示. 由表3 可見，氧含量分別為20×10-6、60×10-6、195×10-6的1#、2#、7# 碳鋼試樣中夾雜物類型包括氧化鋁、硫化錳、硅酸鹽及氧硫復合夾雜物. 隨著鋼中氧含量增大，夾雜物主要類型從Al2O3、MnS 轉變為硅酸鹽，MnS 數量占比從69.9%、23.7% 減少到5.8%，面積占比從8.1%、5.8%減小到0.4%，而硅酸鹽數量占比從3.4%、54.9%增大到73.2%，面積占比從9.1%、55.9%增大到93.3%；夾雜物總面積分數從0.01%、0.04%增大至0.25%，等效圓直徑從0.78 μm、1.15 μm增大至4.65 μm. 圖2 為鋼中夾雜物類型、數量及尺寸與氧含量的關系曲線，硅酸鹽與硫化錳夾雜物隨氧含量的變化趨勢如圖2（a）所示，隨著鋼中氧含量增大，硅酸鹽夾雜物遵從ExpAssoc 擬合函數y=-14.7-1857.8×(1 - exp(-x/22.9)) + 1872.6×(1 -exp(-x/22.5))，呈現逐漸增多的變化趨勢；MnS 夾雜物遵從ExpAssoc 擬合函數y=-63.3+79.3×(1 -exp(-x/39.6)) + 79.3×(1 - exp(-x/39.6))，呈現逐漸減少的變化趨勢. 夾雜物總面積分數及等效圓直徑隨氧含量的變化趨勢如圖2（b）所示，隨著鋼中氧含量增大，鋼中夾雜物總面積分數遵從Boltzmann擬合函數y= 6.9 -6.3/(1 + exp((x-170.9)/40.8))，呈現逐漸增大的變化趨勢，鋼中夾雜物的等效圓直徑遵從Boltzmann 擬合函數y= 3.5-3.52/(1 + exp((x-395)/81.5))，呈現逐漸增大的變化趨勢.

圖2 鋼中夾雜物與氧含量的關系.（a）夾雜物類型；（b）夾雜物數量及尺寸Fig.2 Relationship between inclusions and oxygen content in steel: (a) inclusion type; (b) number and size of inclusions

表3 不同氧含量鋼板中的夾雜物定量統計Table 3 Quantitative statistics of inclusions in steel plates with different oxygen contents

圖3 為鋼中硅酸鹽夾雜物的三元相圖，可見硅酸鹽夾雜物以SiO2、Al2O3、MnO 的形式復合存在. 對于氧含量為120×10-6的10# 試樣，硅酸鹽主要組成（質量分數）為（40%～80%）SiO2，（10%～35%） Al2O3，（0～40%）MnO；對于氧含量為195×10-6的7# 試樣，硅酸鹽主要組成（質量分數）為85%以上的SiO2和10%以下的Al2O3、MnO. 隨著氧含量增大，SiO2在硅酸鹽中的主導地位愈加明顯.

圖3 鋼中硅酸鹽夾雜物的三元相圖. (a) 10#; (b) 7#Fig.3 Ternary phase diagrams of silicate inclusions in steel: (a) 10#; (b) 7#

2.2 顯微組織觀察及力學性能實驗結果

本文實驗用鋼的顯微組織均為鐵素體和少量珠光體. 實驗用鋼的力學性能測試結果如表4 所示，表中第一行為GB/T 4171—2008《耐候結構鋼》[19]參考牌號Q295GNH 的力學性能要求. 實驗用鋼的屈服強度、抗拉強度以及斷后伸長率均可滿足標準要求. 實驗用鋼的沖擊性能達到D 級鋼水平，冷彎性能全部合格. 因此，對于氧含量較高的鋼種，力學性能也能滿足標準要求. 其中，對于1#～7# 試樣，隨著氧含量逐漸增大，平均沖擊功值呈減小趨勢，在-20℃時7# 試樣減至20 J 左右，沖擊性能變差.

表4 實驗用鋼的力學性能Table 4 Mechanical properties of the tested steels

2.3 極化實驗結果

圖4 為測得的不同氧含量鋼板的極化曲線，圖中橫坐標為電流密度i，縱坐標為電極電位E. 不同氧含量鋼板的點蝕電位如表5 所示. 由圖4 可見，不同氧含量實驗用鋼的極化曲線變化趨勢較為接近，氧含量為20×10-6的1#碳鋼試樣極化電位整體偏低，氧含量為120×10-6的耐候鋼10#試樣極化電位整體偏高，其余試樣介于二者之間. 由表5 可見，碳鋼試樣隨著氧含量從20×10-6、60×10-6增大到195×10-6，點蝕電位從-402 mV、-377 mV 增大到-364 mV，逐漸變正，點蝕電位整體升高38 mV；耐候鋼試樣隨著氧含量從30×10-6、60×10-6增大到120×10-6，點蝕電位從-368 mV、-364 mV 增大到-327 mV，逐漸變正，點蝕電位整體升高41 mV.

圖4 不同氧含量鋼板的極化曲線Fig.4 Polarization curves of steel plates with different oxygen contents

表5 不同氧含量鋼板的點蝕電位Table 5 Pitting potential of steel plates with different oxygen contents

2.4 全浸實驗結果

2.4.1 腐蝕速率計算結果

經全浸實驗24～96 h 后，獲得不同氧含量鋼的腐蝕速率如圖5 所示，腐蝕速率隨腐蝕時間的變化曲線如圖6 所示. 由圖5 可見，對于碳鋼，氧含量從20×10-6增大到195×10-6時，24 h 時腐蝕速率從109 mm·a-1降低到33 mm·a-1后又回升至89 mm·a-1，腐蝕速率遵從Cubic 擬合函數y= 174.2-3.3x+0.02x2-4.45×10-5x3的變化規律，96 h 時腐蝕速率從73 mm·a-1降低到26 mm·a-1后又回升至78 mm·a-1，腐蝕速率遵從Cubic 擬合函數y= 105.3-1.8x+0.01x2-1.79×10-5x3的變化規律，最低點氧含量均在80×10-6～100×10-6范圍內. 與碳鋼相比，耐候鋼的腐蝕速率明顯下降，均處于3mm·a-1以下；氧含量從30×10-6、60×10-6增大到120×10-6，盡管耐候鋼的腐蝕速率數據差距不像碳鋼那么顯著，但是耐候鋼的腐蝕速率仍然呈現了先下降又回升的趨勢. 由圖6 可見，隨著腐蝕時間從24 h 延長至48 h，1#碳鋼與10#耐候鋼的腐蝕速率均呈明顯下降趨勢，隨后再延長至96 h 時腐蝕速率的變化減小，趨于平穩.

圖5 不同氧含量鋼的腐蝕速率.（a）碳鋼；（b）耐候鋼Fig.5 Corrosion rate of the steel plates with different oxygen contents: (a) carbon steel; (b) weathering steel

圖6 腐蝕速率隨腐蝕時間的變化. (a) 1#; (b) 10#Fig.6 Variation of corrosion rate with corrosion time: (a) 1#; (b) 10#

2.4.2 腐蝕坑深度測量結果

實驗用鋼平均點蝕深度的測量結果如表6 所示. 可見，對于氧含量為20×10-6～200×10-6的碳鋼，平均點蝕深度先減小后增大；對于氧含量為30×10-6～120×10-6的耐候鋼，平均點蝕深度也是先減小后增大. 相比于碳鋼，耐候鋼的點蝕深度相對較小.

表6 實驗用鋼的平均點蝕深度Table 6 Average pitting depths of the tested steels

綜合腐蝕速率和腐蝕坑深度分析可見，隨著氧含量從20×10-6增大到200×10-6，鋼的腐蝕速率及腐蝕坑深度呈現先下降后回升的趨勢，表明耐蝕性呈現先增強后減弱的變化規律；在相同氧含量條件下，碳鋼的腐蝕速率是耐候鋼的20～50 倍，碳鋼的腐蝕坑深度是耐候鋼的1.5～2 倍，耐候鋼的耐蝕性明顯較強.

2.4.3 腐蝕銹層分析結果

2.4.3.1 腐蝕銹層表面形貌

實驗用鋼經全浸實驗后試樣表面的腐蝕形貌見圖7. 碳鋼試樣1#、2#、7#表面均可見光滑裸露的鋼基體以及疏松的腐蝕產物，氧含量20×10-6的1#表面腐蝕產物極為疏松，用去離子水簡單清洗即大部分剝落，氧含量為60×10-6的2#試樣表面遺留有零散的腐蝕產物，氧含量為195×10-6的7#試樣表面腐蝕坑形貌明顯；耐候鋼試樣表面腐蝕產物非常致密，如圖7(d)所示9#試樣表面腐蝕產物幾乎覆蓋鋼基體，鋼基體裸露極少，僅有微裂紋分布于腐蝕層內.

圖7 實驗用鋼的腐蝕形貌. (a)1#; (b)2#; (c)7#; (d)9#Fig.7 Corrosion morphology of the test steels: (a)1#; (b)2#; (c)7#; (d)9#

2.4.3.2 腐蝕銹層截面元素分布

實驗用鋼腐蝕銹層的元素分布結果如圖8 所示，可見碳鋼1#試樣表層僅局部區域有P 元素的富集分布，而耐候鋼10#試樣表層有P、Cu、Cr、Ni等元素的明顯富集分布.

圖8 不同鋼種的銹層元素分布. (a) 1#試樣P 元素; (b) 1#試樣Cu 元素; (c) 10#試樣P 元素; (d) 10#試樣Cu 元素; (e) 10#試樣Cr 元素; (f) 10#試樣Ni 元素Fig.8 Element distribution of the rust layer of different steels: (a) 1# P; (b) 1# Cu; (c) 10# P; (d) 10# Cu; (e) 10# Cr; (f) 10# Ni

3 討論

3.1 氧含量對夾雜物及耐蝕性的影響

氧在鋼中以固溶態和夾雜物兩種形式存在，常溫下少部分氧可固溶于鐵素體中，其余則與 Mn、Si 和Al 等形成氧化物夾雜. 陳學群等[13-14]、張春亞等[15]、鄭萬等[16]、王建民等[17]和Szklarska-Smialowska[18]認為鋼中非金屬夾雜物是點蝕的主要誘發源，其中硫化物夾雜誘發點蝕的能力強于氧化物夾雜，在點蝕孕育期開始有較多的Fe2+溶解，Fe2+的水解酸化使夾雜物發生溶解，如果溶解產物中有侵蝕性離子，如硫化物的溶解有S2-出現，它會在周邊鈍化膜破壞與修復的競爭中加劇破壞作用，從而在同一鋼中的各種夾雜物中最先引發點蝕. 鋼水的脫氧程度影響鋼中硫化物夾雜的形態，脫氧不完全的沸騰鋼中主要是橄欖狀I 類硫化物，脫氧較完全的鎮靜鋼中常見的是條片狀II 類硫化物. 當鋼板發生坑孔腐蝕時，裸露在蝕孔壁上的硫化物夾雜會快速溶解. 由于I 類硫化物互相之間沒有聯系，一個硫化物只形成單個小蝕孔，II 類硫化物在空間上延伸較長，相互間距小，沿著露頭硫化物的溶解會迅速傳遞到另一片硫化物，形成一種隧道效應，因而其腐蝕坑的擴展速度會大大高于I 類硫化物，容易聚集成較大的蝕孔.

當鋼樣浸泡在腐蝕溶液中，夾雜物與鋼基體在界面處與腐蝕溶液構成了微觀電池，金屬作為陽極發生溶解，Fe 失去電子變為Fe2+形成點蝕，為了保持電中性，溶液中陰離子（主要為SO42-、Cl-離子）將從溶液中向反應界面處遷移，逐漸在點蝕坑附近積累加劇了電化學反應，夾雜物發生溶解，尤其硫化物夾雜溶解生成硫離子及硫氫根離子，加速了鋼基體的腐蝕，點蝕進一步向縱深方向發展，形成點蝕坑(圖7)，腐蝕產物也逐漸在點蝕坑表面形成.

從前文夾雜物分析來看，隨著鋼中氧含量增加，夾雜物的類型、形態、數量及尺寸均發生變化，氧含量為20×10-6～30×10-6的鋼中夾雜物主要是點鏈狀Al2O3、長條狀MnS 及二者的復合夾雜物，MnS 夾雜物的長度在20 μm 左右；氧含量為60×10-6～85×10-6的鋼中夾雜物主要是不規則長條狀、紡錘狀、顆粒狀的硅錳氧化物、MnS 及二者的復合夾雜物，MnS 大多呈短條狀，尺寸在10 μm 左右；氧含量為195×10-6的鋼中夾雜物主要是大量的大尺寸顆粒狀夾雜物，顆粒直徑為20～50 μm 不等，主要為硅酸鹽復合夾雜物，極少量獨立的MnS夾雜物. 即，隨著鋼中氧含量增大，夾雜物形態由脆性、長條狀向塑性、短條狀以及顆粒狀轉化；夾雜物主要類型從Al2O3、MnS 轉變為硅酸鹽，MnS尺寸減小、數量減少，而硅酸鹽數量增多、尺寸增大；鋼中夾雜物總面積分數、等效圓直徑均呈逐漸增大趨勢.

本文氧含量為20×10-6～30×10-6的鋼中主要為長條狀的II 類硫化物，當鋼板發生坑孔腐蝕時，裸露在蝕孔壁上的硫化物夾雜會快速溶解，加速鋼的腐蝕，表現為耐腐蝕性較低；氧含量為60×10-6～85×10-6的鋼中長條狀的II 類硫化物減少，大多被不易誘發點蝕的硅酸鹽復合夾雜物替代，如圖9 所示硅錳鋁氧化物與MnS 形成復合夾雜物，Si/Al 元素仿若插入條狀MnS 內部切短了原MnS 夾雜物，使得MnS 夾雜物由長條狀變為短條狀，腐蝕擴展受到抑制，表現為耐腐蝕性提高. 氧含量繼續增大至195×10-6，鋼中夾雜物的平均等效圓直徑達到氧含量為60×10-6的鋼的四倍，夾雜物的總面積分數達到氧含量為60×10-6的鋼的六倍，這時大量大尺寸夾雜物作為點蝕源起主導作用，導致基體被嚴重腐蝕，表現為耐腐蝕性降低.

圖9 2#鋼中的復合夾雜物. (a)夾雜物形貌; (b) O 元素分布; (c) Si 元素分布; (d) Mn 元素分布; (e) Al 元素分布; (f) S 元素分布Fig.9 Complex inclusion in 2# steel: (a) morphology of the complex inclusion; (b) O distribution; (c) Si distribution; (d) Mn distribution; (e) Al distribution; (f) S distribution

3.2 氧含量對固溶氧及耐蝕性的影響

20 世紀60 年代Tomashov[20]發現氧在純鐵中的固溶體具有比純鐵更正的電化學電位，這種固溶體可以從-0.43 V 變到近于0，即鋼中固溶氧越多，鋼的電位越正，鋼基體中鐵原子發生離子化的趨勢越弱，其熱力學穩定性越高. 文獻[14, 21]在模擬蝕孔溶液中測試過典型沸騰鋼與典型鎮靜鋼之間的電位差，大約相差 20～35 mV，即沸騰鋼的熱力學穩定性要高于鎮靜鋼. 鋼的熱力學穩定性越高，耐腐蝕性能越好.

由表5 可見，碳鋼試樣隨著氧含量從20×10-6增大到195×10-6，點蝕電位逐漸變正，整體升高38 mV；耐候鋼試樣隨著氧含量從30×10-6增大到120×10-6，點蝕電位逐漸變正，整體升高41 mV. 隨著實驗鋼中氧含量增大，碳鋼和耐候鋼的點蝕電位均呈變正的趨勢，鋼基體的穩定性逐漸增強.

同時可以發現，不同鋼中點蝕電位的提高幅度有所差異，比如在碳鋼低氧含量（20×10-6～60×10-6）段，氧含量增大40×10-6，點蝕電位提高25 mV；而在高氧含量段，氧含量增大135×10-6，點蝕電位僅提高13 mV. 故推測，在高氧含量段，固溶氧對增強碳鋼基體的穩定性進而提高耐蝕性的作用并不太顯著.

3.3 腐蝕銹層對耐蝕性的影響

研究發現，鋼中添加合金元素既可以增加保護膜銹層的電阻，也可以對鋼表面沉積和重疊，還可以阻止銹層的結晶，促進致密銹層的形成，阻礙腐蝕性物質的滲透，防止基體組織被進一步腐蝕，從而提升鋼材的耐蝕性[22]. P 元素能夠加快耐候鋼表面形成均勻的保護性銹層，從而促進基體表面致密保護膜的生成，使得耐候鋼耐腐蝕性提升. 當耐候鋼中同時添加 P 元素與 Cu 元素時，這兩種元素之間會相互促進使得 Fe2+生成保護性銹層更快，加快致密性保護膜的生成，增強耐候鋼的耐蝕性能[23]. Cu 元素會在鋼材的內銹層溶解，并且會在內銹層中出現局部區域的偏聚現象，而偏聚的位置基本都是在裂紋和孔洞處. 這種偏聚現象有利于在一定程度上改善銹層的致密性，提高合金鋼的耐腐蝕性能[24-26]. Cr 元素能置換羥基氧化鐵中鐵原子形成非晶態的α-(Fe1-xCrx) OOH，與基體附著非常致密，而且α-(Fe1-xCrx) OOH 具有陽離子選擇性，可以有效阻止Cl-的進入，增加鋼的耐腐蝕性能[27-28]. Ni 元素能使得銹層致密性增加，自腐蝕電位增強，銹層中穩定性物相增加，耐蝕性增強[29].

本文對腐蝕銹層的分析發現：碳鋼表面腐蝕產物疏松，經去離子水簡單清洗后大多數腐蝕產物即脫落，氧含量為60×10-6的試樣表面遺留的腐蝕產物比氧含量為20×10-6的試樣相對較多，顯示其腐蝕產物相對較致密，腐蝕產物對基體的保護較強，耐腐蝕性相對較好；氧含量為195×10-6的試樣表面坑狀腐蝕形貌明顯，這與鋼中大量的顆粒狀夾雜物誘發點蝕相呼應. 耐候鋼試樣表面腐蝕產物非常致密，腐蝕層存在P、Cu、Cr、Ni 等合金元素的明顯富集分布，故穩定致密的腐蝕銹層極大提升了耐候鋼的耐腐蝕性.

總之，隨著鋼中氧含量增大，夾雜物的類型、形態、數量、尺寸以及鋼中固溶氧的含量發生變化，造成耐腐蝕性的相應變化. 從本文結果認為，氧含量在20×10-6～100×10-6范圍，易誘發腐蝕的長條狀硫化物逐漸減少，并且固溶氧含量逐漸增大使得基體電位逐步提升，二者共同作用造成全浸腐蝕環境下鋼的耐腐蝕性逐漸增強；氧含量在100×10-6～200×10-6范圍，夾雜物的數量急劇增多使得鋼的耐腐蝕性又減弱. 本文實驗用耐候鋼呈現與碳鋼一致的腐蝕規律，由于合金元素的銹層富集作用更為強大，使得耐候鋼耐蝕性隨氧含量變化的程度沒有碳鋼顯著，但是仍然有不可忽視的提升程度. 氧含量從20×10-6增大到60×10-6，碳鋼腐蝕速率降低了53%，氧含量從30×10-6增大到60×10-6，耐候鋼腐蝕速率降低了24%，耐蝕性均提高.

鑒于氧在鋼中的耐蝕作用[12]，它可以提高鋼在多種腐蝕環境中的耐蝕性，既可用于耐候鋼，也可用于耐海水腐蝕鋼，比如集裝箱用鋼、建筑體系用鋼等，發展前景樂觀. 適當增大氧含量，可提高現有鋼種的耐蝕性，適用于更為嚴酷的腐蝕環境；也可以在增大氧含量的同時降低Cr、Ni 等昂貴合金元素的用量，降低生產成本.

4 結論

隨著鋼中氧含量從20×10-6增大到200×10-6，發現：

(1) 鋼中主要夾雜物類型由MnS、Al2O3轉變為硅鋁錳氧化物，夾雜物形態由長條狀逐漸轉變為顆粒狀，夾雜物總面積分數、平均尺寸逐漸增大.

(2) 點蝕電位逐漸變正，整體升高40 mV 左右，鋼基體的穩定性呈增強趨勢.

(3) 腐蝕速率先下降后回升，遵從三次函數變化規律；氧含量在20×10-6～100×10-6范圍，鋼的耐蝕性逐漸增強；氧含量在100×10-6～200×10-6范圍，鋼的耐腐蝕性又逐漸減弱.

(4) 適當增大氧含量，鋼的力學性能仍可滿足要求，有助于開發經濟型高氧耐腐蝕鋼.