你身邊有沒有這樣奇怪的建築物 ：它是堅固的鋼結構 ，但卻全身布滿厚厚的紅黑色鏽跡 ，仿佛已經在風雨中佇立了幾百年 。

也許你也會好奇 ：鏽成這樣的建築還能用嗎 ？安全嗎 ？

　　我可以斬釘截鐵地告訴你 ：安全 ！不僅安全 ，而且比一般的鋼材更為耐用 ，即使在空氣中暴露幾十年也不會鏽壞 。

　　這種表麵鏽蝕 ，實則耐用的材料其實是一種特殊的鋼材 ，叫做耐候鋼 。別看它長得“醜” ，其實高端著呢 。

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（耐候鋼建築外觀）

（一）耐候鋼雖然 “醜” ，但使用“門檻”可不低

　　耐候鋼又稱耐大氣腐蝕鋼 ，是介於普通鋼和不鏽鋼之間的低合金鋼 ，由普碳鋼添加一定量的銅 ，以及磷 、鉻 、鎳 、鈦 、釩等耐腐蝕元素製成 。它既具有普通鋼材的易延展 、高強度 、抗疲勞等特性 ，同時在抗腐蝕能力方麵又能達到普通碳素鋼的2-8倍 。

　　由於其優秀的性能 ，耐候鋼的價格不菲 。性能相近的耐候鋼與普通鋼材相比 ，耐候鋼的價格要高出60%左右 。因此 ，別看耐候鋼長得醜 ，一般的建築還用不起它 。

　　隻有集裝箱 、鐵道車輛 、石油井架 、鑽井平台這些使用環境惡劣 、對鋼材抗腐蝕性能要求高的結構物才會使用耐候鋼 。而對於普通建築使用的鋼筋混凝土 ，由於混凝土中埋藏的鋼筋極少與氧氣 、水接觸 ，工程師們還舍不得在這裏使用耐候鋼呢 ！

（二）耐候鋼為什麽能鏽而不腐 ？

　　純鐵並不容易鏽蝕 ，但普通的鋼鐵中 ，通常含有銅 、碳等雜質 ，這些雜質的活性比鐵低 ，在含水的空氣中與鐵形成原電池（即通過氧化還原反應而產生電流的一種裝置），將氧化與還原反應分開 ，為鋼鐵的腐蝕提供一條“高速公路” 。

　　鋼鐵腐蝕產生的鐵鏽是疏鬆多孔的結構 ，其中還有許多微裂紋將孔隙互相聯通 。這樣 ，鐵鏽就像海綿一樣 ，可以繼續吸收空氣中的水分 ，讓鋼鐵進一步鏽蝕 ，直至完全鏽穿 。

耐候鋼與普通鋼鐵不同 ，在最開始 ，它也會像普通鋼鐵一樣在表麵發生鏽蝕 。由於其合金程度較高 ，這一過程甚至比普通鋼鐵更快 。但是由於耐候鋼內部的晶格更加複雜 ，在表麵的疏鬆鐵鏽下 ，還會生長出一層暗黑色的致密鏽層 。這一鏽層由納米顆粒的α-FeOOH組成 。在這一致密鏽層中 ，鎳原子取代了部分鐵原子的位置 ，使得鏽層具有了陽離子選擇性 ，抑製了具有腐蝕性的陰離子透過 。

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（左為耐候鋼 ，右為鐵鏽 ，可以明顯看出二者差別）

正是這層致密的鏽層 ，使得耐候鋼雖然表麵鏽了 ，但內部不會被繼續鏽蝕 。其實隻要仔細分辨 ，就可以看出 ，耐候鋼的表麵與普通鐵鏽並不相同 ：耐候鋼的鏽是均勻致密的 ，緊貼著鋼材的表麵保護著鋼材 ；而鐵鏽則斑斑駁駁 ，疏鬆多孔 ，一碰就會掉渣 。這樣的鐵鏽非但保護不了鋼鐵 ，反而“引狼入室” ，把水和氧氣吸到鋼鐵表麵來 。

（三）耐候鋼的“白菜化”之路

　　其實 ，耐候鋼並不是最近才出現的一種材料 。

　　早在1900年 ，美國人就已經開始了含銅鋼的早期研究與開發 ，這就是耐候鋼的前身 。但在20世紀上半葉 ，人類科技水平有限 ，對材料微觀的研究難以深入 ，耐候鋼抗腐蝕背後的機理並不清楚 ，這極大地限製了耐候鋼的研究與應用 。加之那時人類的總建設量與如今相差甚遠 ，因此耐候鋼的研究進展一直比較緩慢 。

　　在中國 ，直到1960年 ，含銅耐候鋼研究才在武鋼起步 。

　　可是時至今日 ，由於中國的經濟飛速發展 ，帶動全世界的工程建設量一並指數增長 。海洋石油平台 、海港建築開始變得隨處可見 ，世界對耐候鋼的需求越來越緊迫 。加之如今的空氣汙染越發嚴重 ，金屬結構都難免要麵臨酸雨的洗禮 。但凡是金屬 ，從投入使用就自然地開始腐蝕 。隨著保有量越來越大 ，金屬的腐蝕開始給國民經濟造成重大損失 。據不完全統計 ，每年由於鋼結構腐蝕造成的經濟損失 ，占國民經濟生產總值的2%-4% ，目前 ，每年因結構腐蝕造成的經濟損失高達數萬億美元 。這意味著由於金屬鏽蝕 ，每年都有一整個英國的人 ，一年的辛勤工作白幹了 。

　　耐候鋼的研發與推廣 ，可以提高結構的耐久性 ，大幅度縮減腐蝕帶來的經濟損失 。因此 ，中國的耐候鋼研究趕上了好時機 ，起步很快 ，並追趕得非常迅速 。

　　像其他產業一樣，隻要中國進入了 ，西方“抱著技術 ，躺著賺錢”的美夢就破滅了 ，耐候鋼產業同樣如此 。

　　從20世紀90年代開始 ，為了適應中國爆炸式發展的基建 ，打破外國壟斷並爭取更廣闊的海外市場 ，研究者們將目光轉向低成本 、高強度 、耐腐蝕性能更高的新型高性能耐候鋼的開發 ，並取得了卓越成果 。中國開發的耐候鋼不含鎳和鉻 ，而是以添加銅和磷為主 ，並摻入一定量中國富有的釩 、鈦 、铌 、錸等金屬元素 ，在大幅提高質量的同時 ，將成本降低了一大半 ，在國際市場上一舉獲得了碾壓式的優勢 。

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（國內主要耐候鋼橋梁）

　　而今 ，中國已經是耐候鋼生產和出口大國 。尤其是在橋梁建設領域 ，中國的耐候鋼既可以滿足大跨度橋梁用鋼所必須的高強度 、低屈強比 、低溫韌性 、可焊性以及厚板均一性 ，同時又兼具耐腐蝕性能 ，在各類汙染環境下應對自如 。既可以選擇塗漆 、表麵穩定化處理 ，也可以幹脆不管 ，直接裸露使用 。與耐候鋼材配套的還有耐候焊接材料以及耐候高強度螺栓 ，它們背後還有相關的標準和規範 。中國人建立的“耐候家族”配合使用 ，大大提升了人類對鋼材的利用能力 ，讓高耐久成為了鋼結構建築的常態 。

（四）性價比重要 ，漂亮也很重要

　　進入21世紀 ，人們對建築的要求越來越高 。除了安全耐用、經濟實惠外 ，還要漂亮 。在後工業時代 ，一些藝術家返樸歸真 ，開始追求建築的“本色” ，於是 ，咖啡色的耐候鋼憑借著自身十足的後現代美感而得到建築師的青睞

　　在中國科學院大學雁棲湖校區 ，就剛剛建成了這樣一座全耐候鋼外觀的中丹中心大樓 。這是一座從外觀到功能都極其現代化的建築 ，多處采用計算機 、無線通訊數據傳輸 、擴頻電力載波通訊技術 、計算機智能化信息等先進技術 ，實現建築的高智能與低能耗 。與普通建築不同 ，為了實現自然光的高效利用 ，中丹中心大樓並未采用常規窗簾遮擋陽光 ，而是在玻璃幕牆外設置了多向編織狀耐候鋼遮陽屏 ，這使得整個建築都具有了耐候鋼特有的後現代外觀 。

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（國科大中丹中心大樓）

現在建築所呈現出的咖啡色 ，正是耐候鋼遮陽屏在空氣中腐蝕半年後自然形成的保護層顏色 。其顏色均勻致密 ，令人感覺這並不是生了鐵鏽 ，而是建築本身應有的顏色 。在建築的其它部位 ，從天花板上錯落有致地懸吊著的鬆木圓環 ，到原色水磨石地麵 ，再到清水混凝土旋轉樓梯 ，都秉持著這種不雕飾 、靠材料本身的紋理來裝扮的原則 ，建築的裏裏外外都與耐候鋼的色調與風格融為一體 。v2-0b78315c0089f3bd34e8762a9586743f_720w.jpg

（中丹中心室內一景）

　　今後 ，像國科大中丹中心這樣 ，藝術元素豐富的建築還會越來越多 。而多彩聯盟的中國製造也不能永遠停留在“質量好 、價格低”這一實用層麵 。像耐候鋼這樣的多能材料 ，多彩聯盟還要把它玩出花來 ，讓高附加值的結構 、裝飾一體化的耐候鋼走向世界 。