图 7.1.1 不锈钢表面锈蚀评级标准照片图 7.1.2 锈蚀面积率和SA RN 的关系7 建筑用含铌不锈钢7.1 沿海建筑用含铌不锈钢的耐候性因为不锈钢具有优越的耐蚀性、耐候性，所以在屋顶板、侧面板、外壁材、扶手、落水管等方面作为各种建材得到广泛应用。

随着沿海地区的开发，在近海地区兴起建筑大型机场、体育馆、展览馆等以及房屋高层建筑，不锈钢的应用市场正在开拓与发展。

本节介绍不锈钢耐海洋大气腐蚀情况与应用情况的评级及选材。

7.1.1 锈蚀评级从无锈蚀到全面积腐蚀分0级到9级共10个级别，用SA RN 级别表示。

SA RN 级别与锈蚀面积率的关系见图7.1.1和图7.1.2。

锈蚀级别SA RN 与面积率的对数成直线关系。

锈蚀面积率0.1%，1%，10%分别为SA RN 8，5，3级（偶然原因污染不参与评级），级别越大耐蚀性越好。

本评级标准受到广泛认同和应用。

图 7.1.3 山区和沿海大气腐蚀试验1年后的锈蚀情况7.1.2 供试钢种为比较不同钢种的耐蚀性，做了耐海洋大气腐蚀试验，试验用钢种如表7.1.1所示。

试验钢种主要是日新制钢开发的系列钢，其它公司开发的也大体类同，其中一些钢种都已纳入标准。

它们的详细成分可在相关手册查到（本书附表的钢种成分表可供查阅早期钢种）。

海洋大气含NaCl 粒子依地区不同而不同，离海岸远近也有差别，不锈钢应用部位与承受海风积存盐分量的不同，其受侵害程度亦不同，如屋板侧面板、屋檐下都有差别。

为比较钢种的耐海岸大气腐蚀差别，试验都是在同一环境下进行。

表 7.1.1 供试钢种的化学成分 钢 类 钢 种 C Cr Ni Mo其 他 SUS430 0.06 16.5 — —NSS432 0.01 18.0 — 0.54Nb ：0.41 NSS436 0.01 18.2 — 1.08Ti ：0.27 铁素体钢 NSS444N 0.01 18.4 — 2.00Nb ：0.41 NSS445M2 0.01 22.8 — 1.20Nb ：0.21,Ti ：0.18,Al ：0.10 NSS447M1 0.01 30.0 — 2.01 Nb ：0.15,Ti ：0.20,Al ：0.16SUS304 0.05 18.3 8.6 —SUS316 0.06 16.8 11.5 2.38奥氏体钢 NSSURC 0.03 24.8 24.6 4.77 Cu ：0.42二相钢 NSS329M2 0.01 24.7 6.5 2.87 Cu ：0.467.1.3 大气暴露试验结果A NSS436（2D ）和SUS304（2B ）的耐候性图7.1.3示出NSS436（2D ）和SUS304（2B ）在山区和海岸试验1年后的锈蚀状况。

结果是两种钢在山区都不生锈；在海岸NSS436开始显露锈蚀，而SUS304锈蚀进展很大，有污迹也有红锈，也就是说，上述两个钢在山区都有优秀的耐蚀性，但在海岸上都有10%锈蚀。

图 7.1.4 不同钢种不同地区暴露时间同SA RN的关系图 7.1.5 铁素体不锈钢（酸洗）在冲绳岛2年的大气腐蚀结果B 暴露时间对耐候性的影响图7.1.4示出的是不同的钢种在不同地区的耐蚀性情况。

图中所列钢种在第1年都有锈蚀出现，但是耐锈蚀级别447、445、444N 、304、430依次下降，到2～3年后锈蚀平衡而447M1（2DR ）仍保持在SA RN9级，SUS304和SUS430都下降到2级。

根据2～3年平衡的耐蚀性结果和其他的试验结果，如20Cr-Mo-Nb ，1年后的生锈很缓慢。

还有在海滨地区、工业区、田园区、温泉地带的10年试验结果也表明，前3～4年是锈蚀发展期，其后进入缓慢阶段。

综上所述，可以确认根据短期试验结果，可以预测长期的耐候性（锈蚀）。

C 各种不锈钢的海洋大气耐候性取图7.1.5中所示的SUS430（2D ），NSS432（2D ），NSS436（2D ），NSS 445M2（2D ），NSS447M1（2D ），5个钢种表面均为2D ，在冲绳岛为期2年的大气腐蚀试验情况，与同标 准级别图比较，评级结果见图7.1.5。

图 7.1.6 各种不锈钢（酸洗）在冲绳2年后耐大气腐蚀的级别SA RN图7.1.6中5种铁素体不锈钢从SUS430到NSS447M1，其耐锈蚀性一个比一个好，其锈蚀面积率按对数下降。

前3个生锈显著，NSS445M2生锈轻微，NSS447M1示出几乎不生锈的优越的抗候性。

D 铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢，双相不锈钢的耐大气腐蚀试验结果指出奥氏体不锈钢完全不耐大气腐蚀。

铁素体不锈钢两年两个月的资料表明，447M1具有非常好的耐候性，双相不锈钢三年七个月的试验结果示出同447M1有同样好的结果。

E 合金元素对不锈钢耐候性的影响沿海工业区的大气对不锈钢的耐候性构成十分严重的威胁，是因为海上“飞来盐”和硫的氧化物构成的腐蚀环境。

（1）屋顶板和屋檐下等不同位向布置的不锈钢板所能积蓄的海盐粒子量是不同的。

随着年月的增长，海盐粒子量也在增加，如两年两个月后屋檐上的海盐粒子达到1.5mg/400cm 2，屋檐下也有1mg/400cm 2以上。

（2）不同位置不同钢种耐锈蚀性按点蚀指数Cr+3Mo 整理腐蚀情况见图7.1.7，图中指出耐海洋大气腐蚀点蚀指数大于33%才能确保各部位SA RN>8级，见图7.1.8。

图 7.1.7 各种类型不锈钢耐大气腐蚀级别SA RN图 7.1.8各种不锈钢的SA RN与Cr+3Mo的关系指出SUS430（2B）、NSS 444N （2B）虽然比304和316好些，但还有严重锈蚀，达到9级的钢只有NSS447M1（2B）和NSS329M2（研磨后酸洗）。

合金元素对耐候性的影响只与Cr+3Mo点蚀指数有关，而与钢中Ni没多大关系。

F沿海大气耐候钢的选材耐候钢的选材要从实验基础开始，一般说远离海边的田园地区或大陆风景区用不锈钢对钢种的要求宽松得多，越是靠近海边越严格。

目前日本开发的NSS447M1可以说满足各种地区的耐候性要求，与双相钢NSS329M2相比经济成本要低得多。

7.2超级铁素体不锈钢NSS447M1由于海滨大开发，大型建筑的兴起，作为屋顶所需要的不锈钢板正在增加。

原用22Cr系不锈钢用于有飞来盐侵袭的地区，其耐蚀性还不够充分，导致屋檐上面或下面均有生锈现象。

因此需要开发更耐腐蚀不锈钢。

新开发的NSS447M1可用在海滨附近的建筑物，做屋顶板、屋檐下或其它易积聚海盐的部位。

下面把NSS447M1超级不锈钢的主要特性加以介绍。

7.2.1NSS447M1的各种性能A化学成分表7.2.1示出NSS447M1化学成分的典型示例。

本钢种成分是在SUS447J1的30Cr-2Mo的基础上复合添加Nb、Ti、Al而成。

表 7.2.1 NSS447M1的化学成分(%)C Si Mn Cr Mo Nb Ti Al N　0.007 0.20 0.20 30.2 2.08 0.17 0.19 0.09 0.012B物理性质NSS447M1的物理性质列于表7.2.2。

铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，突出的优点是线膨胀系数低40%，特别是高Cr系的铁素体不锈钢更低。

它特别适用于有冷热交替变化的长大的建筑物。

表 7.2.2 NSS447M1的物理性质 项 目 NSS447M1 SUS304 密度/kg ·m -3 7.64×103 2.93×103杨氏模量(20℃)/MPa 210000 193000 热容(20℃)/J ·kg -1·℃-1 0.46×103 0.50×103线膨胀系数（20～100℃）/℃-1 9.7×10-6 17.3×10-6热导率(100℃)/W ·m -1·℃-117.6 14.0 比电阻抗(20℃)/M Ω·m0.65 0.72 磁 性 强磁性 无磁性C 力学性能表7.2.3示出NSS447M1 2B 和无光泽表面的钢板的力学性能。

本钢种比SUS304硬，屈服强度也比304高出很多。

表 7.2.3 NSS447M1的力学性能钢 种 表面精度 板厚/mm 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 伸长率/% 硬度HV 1t 弯曲2B 1.5 431 568 28 192 良好NSS447M1无光泽 0.4 447 588 24 201 良好2B 1.5 284 647 57 162 良好SUS304无光泽 0.4 282 657 66 160 良好D 成形性NSS447M1的模型成形性能如表7.2.4所示。

本钢种是高Cr 铁素体钢，加工性能未必比SUS304好，但是扩孔性能等是极其优越的。

表 7.2.4 NSS447M1的模型成形性钢 种 表面精度 板厚/mm 加工硬化系数（n 值）塑性变形比（r 值）杯突/mm 扩孔比（冲孔）NSS447M1 2B 1.5 0.231.03 11.2 1.76 SUS304 2B 1.50.59 1.03 14.3 1.09NSS447M1加工硬化率比SUS304小，因此加工变形时反弹性小，这一点对建材的弯曲加工有利，表现出有良好的形状固定性。

E 耐蚀性NSS447M1点蚀电位的测定是在40～80℃，Cl -浓度为(1×10-2～1×10)%溶液中利用动电位测定的，结果示于图7.2.1。

在所做的条件下，NSS447M1的点蚀电位，比SUS444和SUS316都高，说明NSS447M1具有优良的耐点蚀性能。

另外在1000×10-4%Cl -浓度的温水环境下NSS447M1的自然电位上升为0.8V 也不发生点蚀(通常在0.6V 就要发生点蚀)。

各种不锈钢酸洗后的点蚀电位用Cr+3Mo 指数加以整理，见图7.2.2。

新开发钢加Nb 、Ti 、Al 的NSS445M2和NSS447M1一样示出了具有高点蚀电位的特征。

但NSS447M1点蚀电位更高。

图 7.2.2 不锈钢的Cr+3Mo 指数同点蚀电位(动电位法)的关图 7.2.1 NSS447M1点蚀电位(动电位法)a —溶液浓度的影响；b —试验温度的影响F 耐候性(1)用盐水浸泡，干燥反复循环试验，经过1000次后NSS447M1仍具有亮丽表面，而SUS444、304、316都已被锈蚀得满目疮痍。

(2)大气试验。

NSS447M1和比较钢SUS444，304，316同在日本宫古岛试验7年，结果是NSS447M1的锈蚀率小于5%，而SUS444、304、316分别为40%、100%、100%。

(3)晶间腐蚀和应力腐蚀结果。

晶间腐蚀采用硫酸、硫酸铜法测定，650℃，2h 敏化处理，NSS447M1无晶间腐蚀倾向。