在前節(jié)所述的背景下，1933年U.S.Steel公司開(kāi)發(fā)了USS COR-TEN鋼。關(guān)于這項(xiàng)研究的開(kāi)發(fā)經(jīng)過(guò)雖然沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)，可是根據(jù) Carnegie-Illinois Steel Corp.研究所從事腐蝕研究鋼研究）所說(shuō)：“After this investigation(指含銅鋼的ASTM暴曬試驗(yàn)）nothing more was done on the subject in the United States until in1929,when work was started that resulted in the commercial intro-duction, in 1933-5, of high-strength,low-alloy steels”°

  COR-TEN鋼作為高強(qiáng)度低合金鋼（后稱為HSLA)在市場(chǎng)上出售的鋼種，主要作為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，并賦予了比含銅鋼更優(yōu)秀的耐大氣腐蝕性（耐候性）。通常的碳素結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度是225MPa(約23kgf/m㎡)以上，而這種鋼的屈服強(qiáng)度為345 MPa（約35kgf/m㎡)以上。這種鋼的耐候性常常是碳素鋼（Cu含量≤0.02%)的4倍，是含銅鋼的2倍.裸露使用的結(jié)果以后敘述，當(dāng)時(shí)在不能夠充分進(jìn)行涂漆保護(hù)的貨車(chē)上成為了涂漆使用的鋼種。實(shí)際上在貨車(chē)上的應(yīng)用例子較多，自銷(xiāo)售以來(lái)的20年間，僅應(yīng)用COR-TEN鋼制造的貨車(chē)就在19萬(wàn)輛以上，若加上其他公司應(yīng)用同類(lèi)鋼種制造的貨車(chē)已超過(guò)30萬(wàn)輛以上。

  雖然同樣的耐候鋼被多數(shù)廠家生產(chǎn)和銷(xiāo)售，可是在1941年ASTM才作為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格制定了A242“高強(qiáng)度低合金鋼結(jié)構(gòu)鋼”。如表2-1所示，化學(xué)成分只規(guī)定了C、Mn、P、S、Cu.COR-TEN鋼初期的化學(xué)成分（表2-1)與現(xiàn)用的不同。如果注意到對(duì)耐候性特別有效的元素，初期是Cu-Cr-P系，后來(lái)變成了Cu-Cr-Ni-P系。除了鎳能提高一定程度的強(qiáng)度，或者能防止軋制時(shí)由銅引起的缺陷之外，主要目的是在提高耐候性的同時(shí)，特別提高在一定程度的鹽分作用下的耐候性。

  在上述鋼中所含有的相當(dāng)多量的磷，在增加強(qiáng)度的同時(shí)與銅共存還能顯著地提高耐候性，然而對(duì)韌性有不良影響，所以通過(guò)限制碳含量或用鋁系脫氧劑細(xì)化晶粒的方法進(jìn)行了處理。可是鋼材的厚度增加時(shí)由于拘束強(qiáng)的焊接而產(chǎn)生裂紋，所以為了適應(yīng)板厚3.81cm以上結(jié)構(gòu)焊接的需要，增加了把磷抑制到0.04%以下的鋼種（美國(guó)專利No.2,845,345;1958年），把它稱為COR-TEN B,把含磷高的鋼種稱為COR-TEN A.COR-TEN B包括在1968年制定的ASTM A588(表2-1)中，可是耐候性和COR-TEN A幾乎相同。美國(guó)其他公司的耐候鋼既有高磷的鋼種，也有低磷的鋼種。

  證實(shí)耐候鋼具有優(yōu)秀耐候性的大氣暴曬試驗(yàn)，與其說(shuō)在開(kāi)發(fā)前不如說(shuō)在開(kāi)發(fā)后大規(guī)模展開(kāi)。幾個(gè)大規(guī)模的大氣暴曬試驗(yàn)是從1938~1942年開(kāi)始的。常常被引用的圖2-1。是在Kearney,N.J.(工業(yè)地區(qū)）進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果，試驗(yàn)使用了初期的COR-TEN鋼。另一系列包括最初的COR-TEN鋼在內(nèi)的20種鋼②的大氣暴曬試驗(yàn)由 Larrabee等在Kearney,N.J.(工業(yè)地區(qū)、1938年開(kāi)始）和 Kure Beach,N.C.(臨海地區(qū)，距海岸243.84m,1940年開(kāi)始）進(jìn)行的，1953年發(fā)表了試驗(yàn)結(jié)果。并且同時(shí)發(fā)表了包括初期的COR-TEN和相當(dāng)于COR-TEN兩種鋼在內(nèi)的8種鋼的試驗(yàn)結(jié)果(在Kearney和Kure Beach、1942年開(kāi)始）。這些結(jié)果都證實(shí)了耐候鋼良好的耐蝕性，如果看8年后的數(shù)據(jù)，在Kure Beach的腐蝕比工業(yè)地區(qū)大1.5~1.6倍，開(kāi)始意識(shí)到耐候鋼在海岸所具有的弱點(diǎn)。

 Kure Beach 試驗(yàn)場(chǎng)是 International Nickel 公司（INCO)1940年開(kāi)設(shè)的試驗(yàn)場(chǎng)。現(xiàn)在還作為有實(shí)力的大氣暴曬場(chǎng)聞名于世。它面向 North Carolina 州 Wilmington附近的大西洋，分為沿海岸的離岸距離24.38m(標(biāo)稱80ft)的試驗(yàn)場(chǎng)和以路相隔離岸距離243.84m(標(biāo)稱800ft)的試驗(yàn)場(chǎng)，腐蝕性前者比后者大數(shù)倍以上。試驗(yàn)材料通常與水平成30°的角度安裝在標(biāo)準(zhǔn)暴曬試驗(yàn)臺(tái)上。24.38m(80ft)試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)材料大致面向東面的海，243.84m試驗(yàn)場(chǎng)和一般的暴曬試驗(yàn)相同，試驗(yàn)材料面向南方。有關(guān)耐候鋼大氣暴曬試驗(yàn)的數(shù)據(jù)通常是在243.84m試驗(yàn)場(chǎng)獲得的。

 INCO公司的Copson 從1941年起把經(jīng)系統(tǒng)地改變合金成分熔煉的13類(lèi)71種鋼分別在Kure Beach(15.5年）、Block Is-land、R.I.(臨海地區(qū)，17.1年）及Bayonne,N.J.(INCO研究所，工業(yè)地區(qū)，18.1年）進(jìn)行了試驗(yàn)，獲得了關(guān)于Ni影響的最詳細(xì)的數(shù)據(jù)，然而無(wú)論在臨海地區(qū)、工業(yè)地區(qū)進(jìn)行判斷，與Cr相比Ni影響的數(shù)據(jù)好像不是特別有效。

 關(guān)于Cu、Ni、Cr、Si、P的含量的影響，U.S.Steel公司使用了270種試驗(yàn)鋼材，經(jīng)15.5年在Kearney,N.J.(工業(yè)地區(qū)）、SouthBend,Pa(半田園地區(qū)）及Kure Beach(臨海地區(qū)，243.84m)進(jìn)行了試驗(yàn)，由此獲得的大氣暴曬試驗(yàn)結(jié)果對(duì)這類(lèi)試驗(yàn)來(lái)說(shuō)是最大規(guī)模的數(shù)據(jù),并于1959年在倫敦召開(kāi)的第一屆國(guó)際金屬腐蝕會(huì)議上發(fā)表。數(shù)據(jù)表明，少量最有效的元素是銅，而Cr、P、Si在與0.2%~0.4%Cu共存時(shí)有效。

 這個(gè)報(bào)告雖然把各種鋼的化學(xué)成分和15.5年的腐蝕量制成表詳細(xì)地表示出來(lái)，但是對(duì)結(jié)果的分析比較簡(jiǎn)單。使用這些數(shù)據(jù)重新整理出來(lái)的各種元素效果的要點(diǎn)，被Bethlehem Steel公司的J.B.Horton發(fā)表了。

1943年J.C.Hudson 發(fā)表了于1928年開(kāi)始的英國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)開(kāi)展的大氣暴曬試驗(yàn)結(jié)果。合金元素提高耐候性的效果，若把碳素鋼的腐蝕量作為100時(shí)，0.2%~0.5%Cu為70~80,1%Cr為60,0.6%Cr-0.5%Cu為60,1%Cr-0.5%Cu為50。

 除此以外，BISRA(British Iron and Steel Research Association)從1937年開(kāi)始在Sheffield(工業(yè)地區(qū)）進(jìn)行了60種鋼（除1種外均為試驗(yàn)煉制）為期5年的大氣暴曬試驗(yàn)，這是針對(duì)C、Mn、Cr、P、Si、Al、Ni、Mo等的效果進(jìn)行的。由于在熔煉時(shí)使用了廢鋼，在幾乎所有的鋼種中都含有約0.2%的銅。試驗(yàn)結(jié)果表明Cr、P、Al、Ni、Mo的效果顯著。

 雖然在美國(guó)耐候鋼已經(jīng)在實(shí)際中應(yīng)用，但是在1950年末以前幾乎所有的場(chǎng)合都把輕型化作為目的進(jìn)行涂漆后使用的。涂漆大部分用在容易受到機(jī)械損傷的用途上，盡管涂漆的維護(hù)性不充分，但還是把與碳素鋼相比能夠減輕腐蝕損傷作為目標(biāo)。除上述的貨車(chē)外，耐候鋼還可制造客車(chē)、卡車(chē)、拖車(chē)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工業(yè)機(jī)械等。進(jìn)行涂漆使用的場(chǎng)合，耐候鋼不僅在涂膜損傷后基體露出的部分腐蝕小，還顯示出比碳素鋼涂漆壽命長(zhǎng)的特性。這是由于在涂膜損傷部分所產(chǎn)生的腐蝕橫向擴(kuò)展使鄰接部分的涂膜劣化，腐蝕面積擴(kuò)展的速度比碳素鋼慢。可是關(guān)于這個(gè)問(wèn)題僅限于定量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

 Copson 和 Larrabee 針對(duì)耐候鋼（相當(dāng)于COR-TEN A)分別把各種鉛丹、鋅鉻黃、氧化鐵紅作為顏料的防銹涂料噴涂到碳素鋼和耐候鋼表面，在工業(yè)地區(qū)、半田園地區(qū)、臨海地區(qū)進(jìn)行了為期8年的暴曬試驗(yàn)，按時(shí)間研究了生銹面積。雖然暴曬地區(qū)和涂料的種類(lèi)有所不同，若把生銹面積達(dá)到2%的年數(shù)（最短兩年，最長(zhǎng)8年以上）進(jìn)行比較時(shí)，耐候鋼推遲生銹的時(shí)間是碳素鋼的1.5~4倍以上。

 該試驗(yàn)的問(wèn)題是，為了很快地得到結(jié)果，試驗(yàn)只進(jìn)行了只有底漆的低級(jí)的涂漆。例如，進(jìn)行鋅鉻黃系涂漆的場(chǎng)合，2%生銹時(shí)間碳素鋼是2年，耐候鋼是4.5年，該結(jié)果也可以解釋為生銹時(shí)間在耐候鋼上是2.25倍或者延長(zhǎng)2.5年。在更高級(jí)的實(shí)用中所用的涂漆，如果有2倍以上的涂漆壽命就非常有益，然而只延長(zhǎng)2.5年就不是那么有意義。

耐候鋼的涂漆壽命延長(zhǎng)效果在實(shí)際成績(jī)上已經(jīng)很有說(shuō)服力。根據(jù)資料，1951年Norfolk and Western Railway 公司用含銅鋼和COR-TEN兩種鋼制造了20輛運(yùn)煤車(chē)，并追蹤調(diào)查了它們受腐蝕狀況。若注意到外面涂漆部分，在5年后的1957年，耐候鋼上進(jìn)行過(guò)涂漆的涂膜與含銅鋼不同，仍處于不需要再涂漆的狀況。據(jù)說(shuō)該車(chē)輛直到12年后的1963年才重新進(jìn)行了涂漆，可是在1963年調(diào)查別的車(chē)輛時(shí)，涂在含銅鋼上的漆已經(jīng)老化，相反在耐候鋼上的仍然良好。

 關(guān)于耐候鋼的裸露使用，有1948年U.S.Steel公司的Gary工廠在輸電鐵塔上混合在鍍鋅鋼材里試用過(guò)幾根耐候鋼角鋼的記載，然而耐候鋼最初正式被使用是在1958年動(dòng)工并于1964年完工的John Deere and Company的管理樓（Moline,ILL.)上。該樓是著名的建筑家 Eero Saarinen把耐候鋼的裸露使用作為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在所有的外壁、柱、百葉窗上大量地使用了耐候鋼。該公司是農(nóng)機(jī)具廠家，據(jù)說(shuō)喜歡裸露鐵的形象，襯托著周?chē)牟萜猴@現(xiàn)出了美麗的外觀。

 以此為開(kāi)端，美國(guó)在建筑物上應(yīng)用耐候鋼相當(dāng)盛行。1965年在Chicago的中心街上完成的31層Chicago Civic Center是大規(guī)模應(yīng)用裸露耐候鋼的典型例子，外面露出的柱型、梁型、護(hù)墻板的全部結(jié)構(gòu)均采用了裸露耐候鋼。

 20世紀(jì)60年代初期，裸露的耐候鋼已在美國(guó)的鐵塔上使用。根據(jù)當(dāng)時(shí)的U.S.Steel公司的技術(shù)資料:1961年在Mas-sachusetts 州 Pittsfield 有1座；1962年在 Pennsylvania 州Brookville有2座，以后據(jù)說(shuō) Virginia Electric and Power Company的563.27km線路上全部輸電鐵塔都使用了裸露耐候鋼。

在橋梁上最初使用裸露耐候鋼是1964年的 Detroit的 EightMile Road 和 Highway 橋（U.S.Route 10,Michigan Highway De-partment),接著于1965年在New Jersey Turnpick,Highway橋上也被采用。

然而，在美國(guó)正如前面所敘述的那樣，把COR-TEN等耐候鋼稱為高強(qiáng)度低合金鋼（HSLA),一直使用了和耐候性不一定高的鋼相同的名字。對(duì)應(yīng)于耐候鋼的ASTM規(guī)格是A242、B588,二者都是“高強(qiáng)度低合金鋼”，后者僅附記有“對(duì)于板厚100mm(4in)具有345MPa(50ksi)最小屈服強(qiáng)度”②.人們開(kāi)始把耐候鋼用英語(yǔ)“weathering steel”表示的時(shí)間，僅作者所知是將其裸露使用盛行的60年代后半期以后。1968年秋，在Montreal召開(kāi)的電化學(xué)學(xué)會(huì)上，U.S.Steel公司詳細(xì)地報(bào)告了耐候鋼在建筑物上的應(yīng)用方法，曾經(jīng)使用過(guò)“耐蝕高強(qiáng)度低合金鋼”這一用語(yǔ)，而沒(méi)有出現(xiàn)“weathering steel”。可是在1971年出版的由MIT教授、H.H.Uhlig編寫(xiě)的著名的教科書(shū)《腐蝕反應(yīng)及其控制》第2版中，作為大氣腐蝕防止方法又看見(jiàn)了“so-called weathering steel”這一用語(yǔ)。

 在“weathering steel”這一用語(yǔ)引進(jìn)之前，為了指定耐候鋼，常常使用COR-TEN鋼各自廠家的商品名，并且，由于最初問(wèn)世的耐候鋼是COR-TEN鋼，也有不少人把耐候鋼一般稱為 COR-TEN鋼。雖然COR-TEN鋼已被日本引進(jìn)、生產(chǎn)（后述），然而“COR-TEN鋼”直到最近仍被一部分人作為耐候鋼的代名詞使用。“訂書(shū)機(jī)”、“味精”、“家庭快信”就是與此類(lèi)似的例子。

裸露使用的耐候鋼，如果使用不適當(dāng)就不能獲得所期望合適的性能，并且常常發(fā)生問(wèn)題。因此，1968年發(fā)表的有關(guān)其應(yīng)用技術(shù)的論文，提出了如下注意事項(xiàng)：（1)除去軋制氧化皮；（2)除去表面上附著的油、白堊、混凝土、灰泥；（3)為了防止流經(jīng)耐候鋼表面的雨水引起對(duì)混凝土的污染，建造排出雨水的通道；（4)設(shè)計(jì)成不積存雨水或凝縮水的結(jié)構(gòu)，不可避免時(shí)進(jìn)行涂漆，等等。