世界上最初的耐候鋼，是最早生產低合金耐蝕鋼的U.S.Steel公司生產的COR-TEN鋼，它問世于1933年。這種鋼誕生的背景是：（1)為滿足進入20世紀增加必要的橋梁或車輛輕型化的要求而對高強度鋼的需求；（2)高強度化伴隨著薄壁化，所以要求提高日趨重要的耐蝕性；（3)作為可提高低合金鋼耐蝕性的元素Cu、Cu-P的效果需要證實；（4)對于高強度化及提高耐蝕性的效果，有了20世紀初30年的社會要求和技術積累。
關于這些動向雖然有許多文獻，但是不容易搞到手(shou)，所以(yi)只能根據幾份當時的可信的觀察文獻來敘述(shu)耐候鋼(gang)誕生(sheng)的背景(jing)。
1. 高強度鋼(gang)的需(xu)求
從1870年起，為了適(shi)應橋(qiao)梁對重(zhong)量(liang)的(de)(de)限制和列車(che)或船舶的(de)(de)高(gao)(gao)速化(hua)，橋(qiao)梁、列車(che)、船舶等(deng)要(yao)求(qiu)輕型化(hua)，這(zhe)對高(gao)(gao)強(qiang)度鋼(gang)產生(sheng)了需(xu)求(qiu)。當時(shi)的(de)(de)鋼(gang)材(cai)是(shi)392MPa(40kg)級的(de)(de)低碳鋼(gang)，然而曾經進行(xing)過(guo)和碳一(yi)起向(xiang)其(qi)中添加其(qi)他的(de)(de)合金元素提高(gao)(gao)強(qiang)度的(de)(de)試驗。作為初(chu)期(qi)的(de)(de)鋼(gang)橋(qiao)而為人熟知的(de)(de)是(shi)架設在密西西比河上的(de)(de)Eads橋(qiao)（EastSt.Louis),花費7年時(shi)間于1874年竣工。它是(shi)當時(shi)最大的(de)(de)拱橋(qiao)（3跨距，最長(chang)徑間距158m),其(qi)中部分材(cai)料使用了0.54%~0.68%Cr鋼(gang)（805~900MPa),這(zhe)是(shi)高(gao)(gao)強(qiang)度鋼(gang)在鋼(gang)橋(qiao)上的(de)(de)最初(chu)應用。
以(yi)后(hou)，以(yi)高強度(du)(du)為(wei)目的(de)的(de)高強度(du)(du)鋼(gang)相(xiang)繼在如下橋(qiao)上使用(yong)(yong)：1902年3.25%Ni鋼(gang)用(yong)(yong)于(yu) Queensboro 橋(qiao)（East River,New York City);1915年只靠碳提(ti)高強度(du)(du)的(de)鋼(gang)用(yong)(yong)于(yu)架設在伊利(li)諾斯(si)州 MetropolisOhio河上的(de)橋(qiao)；1927年1.6%Mn鋼(gang)部分用(yong)(yong)于(yu) Kill van Kull 橋(qiao)（Staten Island,N.Y-Bayonne,N.J.,拱橋(qiao)，最大徑(jing)間(jian)距504m,1931年竣(jun)工）。
大西(xi)洋定期航道開始使(shi)(shi)(shi)用(yong)木船(chuan)的(de)時(shi)(shi)(shi)間是(shi)1838年。船(chuan)速只不過(guo)每(mei)(mei)小(xiao)時(shi)(shi)(shi)8.5海里(li)，人們一(yi)直在(zai)不斷地(di)努(nu)力來提(ti)(ti)高(gao)(gao)船(chuan)速。19世紀初在(zai)船(chuan)體上(shang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)了(le)(le)鋼材，借助(zhu)于蒸汽(qi)機(ji)的(de)發(fa)展(zhan)及船(chuan)形的(de)改進(jin)等，1907年英(ying)國(guo)(guo)(guo)建造了(le)(le)號(hao)稱具有4個螺(luo)旋槳、51.48MW(7萬馬力）、每(mei)(mei)小(xiao)時(shi)(shi)(shi)25海里(li)的(de)Mauretarnia號(hao)船(chuan)。為(wei)了(le)(le)使(shi)(shi)(shi)船(chuan)體輕型化，使(shi)(shi)(shi)用(yong)了(le)(le)1%Si-0.25%C鋼。另外，以英(ying)國(guo)(guo)(guo)為(wei)中心的(de)海上(shang)運輸(shu)為(wei)了(le)(le)提(ti)(ti)高(gao)(gao)經(jing)濟性，謀(mou)求輕型化，使(shi)(shi)(shi)用(yong)了(le)(le)Si-Mn系(xi)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼。鐵路車輛(liang)全面地(di)使(shi)(shi)(shi)用(yong)鋼鐵以來，主(zhu)要在(zai)歐洲(zhou)進(jin)行過(guo)輕型化的(de)努(nu)力，采用(yong)了(le)(le)高(gao)(gao)強(qiang)度(du)鋼，例如(ru)，德國(guo)(guo)(guo)在(zai)世界最初的(de)流線型列車（The Flying Dutchman)上(shang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)了(le)(le)加入Si、Mn、Cu的(de)鋼。
這(zhe)些鋼(gang)(gang)材當然已(yi)經進行(xing)了涂漆(qi)防蝕，可是由(you)于作為(wei)重厚而高(gao)大或可動構造物經常(chang)被使用，它的(de)維修常(chang)常(chang)不夠充分，所(suo)以要求(qiu)提高(gao)鋼(gang)(gang)材的(de)耐蝕性(xing)。因為(wei)高(gao)強度(du)鋼(gang)(gang)的(de)輕型化伴隨著(zhu)鋼(gang)(gang)的(de)薄壁化，所(suo)以提高(gao)耐蝕性(xing)尤其(qi)重要。
2. 添加銅對耐候性的(de)效果
1908年(nian)以(yi)來，添(tian)加(jia)銅(tong)(tong)對鋼(gang)的耐(nai)候性的效果(guo)(guo)已經引起了(le)人們(men)的注意。1920年(nian)美國Buck在發表的綜(zong)述(shu)［4]中(zhong)(zhong)歸納了(le)當時各種研究結果(guo)(guo)。雖然該綜(zong)述(shu)報道了(le)1900年(nian)以(yi)來少量含(han)銅(tong)(tong)鋼(gang)的干濕(shi)交替或工業(ye)水浸泡的試驗結果(guo)(guo)，但是(shi)1913年(nian)Buck發表的有關大(da)氣暴曬試驗結果(guo)(guo)，闡明了(le)在大(da)氣中(zhong)(zhong)含(han)銅(tong)(tong)鋼(gang)的耐(nai)蝕性。
Buck把含有0.15%~0.30%Cu的平(ping)爐鋼及酸(suan)性轉爐鋼在3個(ge)地區進行了大氣暴曬試驗，發(fa)現它們比(bi)不含銅的鋼具(ju)有2倍以(yi)上的耐(nai)蝕性，這種含銅的效果已經被(bei)Buck或(huo)以(yi)后其(qi)他人的研究(jiu)所(suo)確認。
1916年，American Society for Testing Material(ASTM)的(de)Committee A-5,“Corrosion of Iron and Steel”認為，關于添加銅(tong)的(de)效果(guo)需(xu)要進行長期試驗，并開(kai)始了(le)大規模(mo)的(de)大氣暴曬試驗。試驗材料是轉爐鋼(gang)(gang)°、酸性平爐鋼(gang)(gang)、堿性平爐鋼(gang)(gang)、純(chun)鐵(tie)、鍛(duan)鐵(tie)，分別有(you)含銅(tong)的(de)鋼(gang)(gang)（0.2%~0.3%)及不含銅(tong)的(de)鋼(gang)(gang)（＜0.03%)等26種(zhong)市(shi)售材料。試片采用16標(biao)準(zhun)（厚(hou)度0.8mm)及22標(biao)準(zhun)（厚(hou)度1.6mm),以測出產(chan)生腐蝕(shi)穿孔前(qian)的(de)時間作為耐(nai)蝕(shi)性的(de)指標(biao)。
暴曬試(shi)驗在Pittsburgh,PA(工業(ye)大(da)氣(qi)）進(jin)行了75個月（6年3個月），在Fort Sheridan,ILL(田園(yuan)大(da)氣(qi)）進(jin)行了132個月（12年），在Annapolis,Md(臨海大(da)氣(qi)）進(jin)行了30年以上。
該試(shi)(shi)驗計(ji)劃最終(zhong)報(bao)告(gao)書于1953年提(ti)出，而工業(ye)大氣和(he)田園(yuan)大氣的(de)(de)結(jie)(jie)(jie)果(guo)在(zai)1928年以前的(de)(de)中間(jian)報(bao)告(gao)中已為(wei)人所(suo)知。例如，根據工業(ye)大氣下的(de)(de)22標(biao)準試(shi)(shi)片的(de)(de)結(jie)(jie)(jie)果(guo)，不含銅(tong)（＜0.03%Cu)的(de)(de)75片試(shi)(shi)片全(quan)部(bu)在(zai)28個月以內發生穿孔；相反，在(zai)總數為(wei)146片含銅(tong)鋼的(de)(de)試(shi)(shi)片中發生穿孔的(de)(de)，28個月只(zhi)有(you)6片，75個月只(zhi)有(you)23片。并(bing)且(qie)，在(zai)含銅(tong)材料中含磷低（約0.02%)的(de)(de)堿性平(ping)爐鋼平(ping)均約50個月全(quan)部(bu)發生穿孔，而試(shi)(shi)驗期結(jie)(jie)(jie)束(shu)后殘存下來的(de)(de)試(shi)(shi)片全(quan)部(bu)是(shi)含磷高(gao)（約0.09%)的(de)(de)轉(zhuan)爐鋼和(he)堿性平(ping)爐鋼，這證(zheng)明了這是(shi)磷和(he)銅(tong)共存的(de)(de)效(xiao)果(guo)。
德(de)國(guo)受美(mei)國(guo)初期報告的(de)啟發，柏林(lin)州(zhou)立材料試驗研究所（Staatlichen Materialprüfungsamt)從1914年起通過(guo)4~4.5年的(de)大(da)氣暴(bao)曬(shai)試驗確(que)認了銅的(de)效(xiao)果(guo)。用3種(zhong)銅含量（0.10%、0.15%、0.35%)的(de)平爐(lu)鋼（0.01%~0.02%P)、轉爐(lu)鋼（0.05%~0.1%P)等共12個鋼種(zhong)，分(fen)別在(zai)柏林(lin)（田園大(da)氣）、Dortmunt(工(gong)業大(da)氣）、Sylt島H?rnum(北海海岸大(da)氣）進行了試驗，特(te)別在(zai)工(gong)業地區銅的(de)效(xiao)果(guo)明顯，而與(yu)磷共存其效(xiao)果(guo)更加顯著(zhu)。就(jiu)是說(shuo)，與(yu)低銅的(de)鋼相(xiang)比(bi)，0.35%Cu鋼的(de)腐蝕減(jian)(jian)量約75%,0.35% Cu-0.09% P鋼的(de)腐蝕減(jian)(jian)量約60%。
在該試驗(yan)中，含(han)銅0.1%的(de)鋼與含(han)銅更低的(de)鋼相比耐蝕性提高了(le)，所(suo)以(yi)在工業(ye)地區以(yi)外，含(han)0.15%Cu與含(han)0.35%Cu的(de)效果不一定明顯。因(yin)此追加(jia)了(le)含(han)0.03%~1.07% Cu鋼的(de)試驗(yan)，得出了(le)含(han)0.2%~0.3%Cu是有效的(de)結論。
在英(ying)國(guo)(guo)關(guan)于(yu)銅(tong)效(xiao)果(guo)的試(shi)(shi)驗起步稍(shao)晚，1928年英(ying)國(guo)(guo)鋼(gang)鐵協(xie)會（Iron and Steel Institute)腐蝕委員會（Corrosion Committee)與鋼(gang)鐵聯盟(meng)（National Federation of Iron and Steel Manufacturers)合作(zuo)開始了(le)(le)5年計劃。該大氣暴曬試(shi)(shi)驗不(bu)僅針對(dui)銅(tong)的效(xiao)果(guo)，也注(zhu)意到(dao)生產方(fang)(fang)法(fa)、軋(ya)制鐵皮的除去方(fang)(fang)法(fa)等，在成分上除了(le)(le)銅(tong)以(yi)外(wai)，把了(le)(le)解(jie)Cr、Cr+Cu、Ni、Si、Mn、P等的效(xiao)果(guo)作(zuo)為試(shi)(shi)驗目的。使用了(le)(le)14種(zhong)鋼(gang)材和6種(zhong)鍛鐵。并且(qie)，為了(le)(le)了(le)(le)解(jie)氣象條件的影響，在英(ying)國(guo)(guo)7個(ge)場所、國(guo)(guo)外(wai)7個(ge)場所（瑞典、尼日(ri)利亞(ya)兩個(ge)場所、伊拉克、南非(fei)、蘇(su)丹、新加坡(po)）共14個(ge)場所進(jin)行了(le)(le)試(shi)(shi)驗。
該計劃最終的報(bao)告書的發(fa)表(biao)是在15年后的1943年。1931年以后曾經發(fa)表(biao)過5次中間報(bao)告，然(ran)而直到1933年COR-TEN鋼誕生時還沒有(you)得出明(ming)確的結果。
在實際應用(yong)中，主要在鐵路(lu)領域(yu)注意到(dao)了含(han)銅鋼(gang)(gang)的耐候(hou)性。針對(dui)200輛的貨車，在美(mei)國經(jing)過13年的試驗表明，其(qi)腐蝕(shi)(shi)減量(liang)是普通(tong)(tong)鋼(gang)(gang)的60%。偶爾還有(you)采用(yong)含(han)銅的鍛鐵制造的車體使用(yong)壽命達到(dao)60年以上的報(bao)道(dao)。并且還知道(dao)在美(mei)國和(he)德(de)國鋼(gang)(gang)制枕木或道(dao)釘通(tong)(tong)過使用(yong)含(han)銅鋼(gang)(gang)減輕了腐蝕(shi)(shi)。于1932年開工(gong)并1937年竣工(gong)的著名的 Golden Gate橋，橋底板結構的外側和(he)人行道(dao)的欄桿等(deng)大氣(qi)腐蝕(shi)(shi)嚴(yan)重(zhong)的部位已(yi)經(jing)使用(yong)了涂漆的含(han)銅鋼(gang)(gang)種。
3. 添加(jia)鉻(ge)對耐(nai)候性的效(xiao)果
1930年(nian)(nian)(nian)前半(ban)年(nian)(nian)(nian)低鉻(ge)(ge)鋼的(de)(de)(de)(de)研究或應用的(de)(de)(de)(de)狀況，已經歸(gui)納在1937年(nian)(nian)(nian)出版的(de)(de)(de)(de)《鐵(tie)和(he)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)(jin)》的(de)(de)(de)(de)第1卷“低鉻(ge)(ge)合(he)金(jin)(jin)”中,作者是Union Carbide & Carbon 研究所的(de)(de)(de)(de)A.B.Kinzel和(he) Walter CraftSo該(gai)書是在該(gai)所所長(chang)F.M.Becket及其他(ta)多數(shu)同僚的(de)(de)(de)(de)協助下，查閱了從1797年(nian)(nian)(nian)到(dao)1937年(nian)(nian)(nian)發表的(de)(de)(de)(de)478篇論文編寫而(er)成。American Institute of Mining & Metallurgical Engineers、Institute of MetalsDivision的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)合(he)金(jin)(jin)委員會(hui)的(de)(de)(de)(de)成員對原稿(gao)進行過審閱。在日本于1944年(nian)(nian)(nian)（昭和(he)19年(nian)(nian)(nian)），由(you)當時的(de)(de)(de)(de)日本制鐵(tie)株式(shi)會(hui)社東京技術研究所的(de)(de)(de)(de)高見(jian)澤榮壽、酒(jiu)井傳三郎翻(fan)譯出版。
正(zheng)如前面(mian)所敘述的(de)(de)那樣，雖然1874年(nian)美國(guo)使用(yong)當時最(zui)先進的(de)(de)技術在建成(cheng)的(de)(de)Eads鋼(gang)橋(qiao)上把含(han)有0.54%~0.68%Cr的(de)(de)鋼(gang)材作高強度材料使用(yong)了，可是當時對低鉻鋼(gang)的(de)(de)特性尚未(wei)完全理解，對鉻起強化作用(yong)的(de)(de)看法持批判態度。
但(dan)是，鉻(ge)對提(ti)高(gao)強度(du)的效(xiao)果自1877年以來被(bei)用于(yu)武器裝甲(jia)板，還進一步被(bei)用于(yu)鋼軌等。
低鉻鋼所具有的(de)優(you)秀的(de)力學(xue)性能是(shi)強(qiang)度(du)(du)和韌性。注意到這些性能在冷卻(que)時相變(bian)行為(wei)的(de)研(yan)究(jiu)是(shi)從1910年(nian)開始。結果(guo)直到1930年(nian)人(ren)們才對(dui)包(bao)括C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo等共存的(de)影(ying)響，以及力學(xue)性能或相變(bian)行為(wei)有了一定程(cheng)度(du)(du)的(de)了解(jie)。
從耐(nai)蝕(shi)(shi)性的(de)觀點來(lai)看，讓人感興(xing)趣的(de)是含(han)銅(tong)低鉻(ge)鋼(gang)。雖然含(han)銅(tong)低鉻(ge)鋼(gang)在(zai)1919年(nian)就成(cheng)為(wei)美國專(zhuan)利（No.1,313,894),可(ke)是在(zai)工(gong)業上(shang)被應用卻大(da)(da)約在(zai)10年(nian)以后。在(zai)成(cheng)分(fen)上(shang)，英美是0.40%~0.60%Cu-0.60%~1%Cr;德國是0.50%~0.80%Cu-0.40%~0.60%Cr,添加(jia)不同的(de)Mn、Si量煉制而成(cheng)，認(ren)為(wei)強度、韌性、加(jia)工(gong)性、耐(nai)蝕(shi)(shi)性均優。但是1930年(nian)以前的(de)研(yan)究(jiu)是對淡水、海水、礦山水、鹽酸、硫酸等的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性的(de)研(yan)究(jiu)，其結(jie)(jie)果(guo)認(ren)為(wei)有一定程度的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)效果(guo)。在(zai)大(da)(da)氣中鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性只通過添加(jia)0.25%Cu就可(ke)提高2~3倍(bei)的(de)結(jie)(jie)果(guo)以前已經知道(dao)，然而報道(dao)鉻(ge)效果(guo)的(de)時間較晚，我認(ren)為(wei)Speller關于向0.25%Cu鋼(gang)中加(jia)入(ru)1%Cr使(shi)壽命增加(jia)到2倍(bei)的(de)論(lun)文(wen)（1934年(nian)）大(da)(da)概是最早的(de)。
