耐候鋼在大氣中表現(xiàn)出優(yōu)秀的耐蝕性，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)腐蝕其表面生成的銹層具有保護(hù)性，暴曬時(shí)間達(dá)到一定程度后，銹層穩(wěn)定，從而使腐蝕減弱。在碳素鋼上，由于銹層也具有一定程度的保護(hù)性，如圖2-1所示腐蝕速度隨時(shí)間下降，不久便穩(wěn)定到某一穩(wěn)定速度，然而耐候鋼腐蝕速度降低的傾向大，穩(wěn)定的腐蝕速度也小，并且耐候鋼在臨海地區(qū)或工業(yè)地區(qū)腐蝕速度比較大，在田園地區(qū)小，這是因?yàn)殇P層的保護(hù)性不同。
大氣中，鋼銹層由于成分（化學(xué)成分、結(jié)晶成分）、電化學(xué)反應(yīng)性以及織構(gòu)（致密度、基體黏附性、銹層的物理結(jié)構(gòu)）的不同而具有不同的特性。在銹層形成過(guò)程中，這些特性的相互關(guān)聯(lián)、因果關(guān)系是復(fù)雜的。一種特性可能會(huì)帶來(lái)其他特性的結(jié)果，兩種以上的特性也可能會(huì)相互補(bǔ)充。耐候鋼的銹層比碳素鋼的銹層具有保護(hù)作用的根源在于，耐候鋼中含有Cu、Cr等有效成分，然而關(guān)于保護(hù)性好的銹層具有何種形態(tài)，具有什么樣的功能，那樣的銹層是如何形成的，在其過(guò)程中有效合金成分是怎樣參與的，針對(duì)這些問(wèn)題，人們?cè)?jīng)進(jìn)行過(guò)種種研究。正如下一節(jié)以后所敘述的那樣，到目前為止雖然已經(jīng)掌握了相當(dāng)?shù)闹R(shí)，可是距根據(jù)基本過(guò)程組合起來(lái)綜合地說(shuō)明它的全貌還有很大差距。
在論述耐候鋼的銹層以前，即使對(duì)大氣中碳素鋼銹層特征的描述或者生成過(guò)程的解釋也十分復(fù)雜，以前曾經(jīng)成為令人感興趣的研究對(duì)象。腐蝕生成的Fe2+離子。是銹的起始物質(zhì)這一點(diǎn)雖然沒(méi)有錯(cuò)誤，可是生成的水合鐵離子受到由水引起的水解作用或水分供給條件下的干燥周期的限制，同時(shí)受到環(huán)境中的氧引起的氧化作用以及由于條件不同所產(chǎn)生的還原作用成為各種各樣的銹。
關(guān)于與基體鋼分開(kāi)條件下的銹層變化過(guò)程和生成物的種類(lèi)，在1960年以前已基本完成了生成過(guò)程圖，并進(jìn)一步進(jìn)行了充實(shí)和補(bǔ)充?？墒?970年，Evans提出了在黏附銹的鋼的腐蝕進(jìn)行過(guò)程中，銹層還原形成的陰極反應(yīng)，有助于基體腐蝕（陽(yáng)極反應(yīng)）的進(jìn)行，被還原的鐵銹在大氣中加入再被氧化、再被腐蝕的電化學(xué)模型，它擴(kuò)大了大氣中鋼腐蝕的新視野，同時(shí)使生成物的種類(lèi)或生成過(guò)程圖更加復(fù)雜。
在含有這種銹的氧化還原反應(yīng)的大氣腐蝕的電化學(xué)模型上，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)性的觀點(diǎn)，耐候鋼的銹層所持有的特性和對(duì)耐蝕性的貢獻(xiàn)是搞清楚耐候鋼耐蝕機(jī)理的一個(gè)切入點(diǎn)。在以上所述銹的種類(lèi)、生成過(guò)程、電化學(xué)反應(yīng)中，SOx、CI-等環(huán)境物質(zhì)的存在也會(huì)參與作用。
關(guān)于耐候鋼銹層的保護(hù)特性的另一個(gè)切人點(diǎn)，就是對(duì)“致密且黏附性良好”的對(duì)環(huán)境有良好屏障作用的銹織構(gòu)的重視。從外觀上也能看出，耐候鋼的銹比碳素鋼的銹具有良好的黏附性，而且繼續(xù)進(jìn)行腐蝕銹層的不完全部分（活性點(diǎn)）的數(shù)在耐候鋼上少，即連續(xù)性好，這一點(diǎn)只要看一下降雨后銹層表面顯現(xiàn)出來(lái)的紅褐色新的銹點(diǎn)數(shù)就可以知道，如果再采用各種更科學(xué)方法，可以進(jìn)一步搞清楚它的分布狀況。
已經(jīng)知道，這樣的銹點(diǎn)與被稱(chēng)為巢（nest)且聚集了SO2-4等基體表面的凹坑位置相對(duì)應(yīng)。如后所述，解釋銹層具有好的連續(xù)保護(hù)性能的最有力的學(xué)說(shuō)是黏附在基體上的銹內(nèi)層有一種非晶物質(zhì)。這樣耐候鋼銹層的織構(gòu)特征，如果就保護(hù)性銹層完成后的狀況來(lái)說(shuō)，不言而喻是結(jié)論，并且是重要的知識(shí)，然而有關(guān)它的生成過(guò)程、進(jìn)而對(duì)有效合金元素作用的直接解釋是更重要的。
關(guān)于耐候鋼銹層對(duì)良好耐候性所具有的重要作用，早在1921年Richardson 就做了如下的闡述：“The “rust effect'is of fargreater importance than the composition of the metal in determiningthe life of a sheet undergoing atmospheric corrosino,although insome unknown way composition in part determins the course of the rust effect'.”70年后的今天，關(guān)于他說(shuō)的“in some unknown way‘’雖然人們已掌握了很多知識(shí)，但是重要的是還沒(méi)有達(dá)到known的程度。
耐候鋼中含有的有效合金元素，關(guān)系到在電化學(xué)模型上保護(hù)性良好銹層織構(gòu)的形成，可是，提高耐蝕性被這兩個(gè)切人點(diǎn)哪一方絕對(duì)支配，或者是雙方相互補(bǔ)充的結(jié)果，尚沒(méi)有提出有關(guān)見(jiàn)解。而且每個(gè)切入點(diǎn)都沒(méi)有說(shuō)清楚有效合金元素起作用的理由。到目前為止，通過(guò)很多人的努力，人們已經(jīng)獲得了關(guān)于耐候鋼銹層的重要知識(shí)。下一節(jié)展望它的發(fā)展歷史。
