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(xu)多文獻，但是(shi)不容易搞到手，所以只能根據幾份(fen)當時的(de)可信的(de)觀察(cha)文獻來敘述耐候鋼誕生的(de)背景。
1. 高強度(du)鋼的(de)需(xu)求
從1870年(nian)(nian)起，為(wei)了(le)適應(ying)橋梁對(dui)重量的(de)(de)(de)限制和(he)列(lie)車(che)或(huo)船(chuan)舶的(de)(de)(de)高速化，橋梁、列(lie)車(che)、船(chuan)舶等要求(qiu)輕型化，這對(dui)高強度(du)鋼產生了(le)需(xu)求(qiu)。當時的(de)(de)(de)鋼材(cai)是(shi)(shi)392MPa(40kg)級的(de)(de)(de)低碳(tan)鋼，然而(er)曾經(jing)進行過(guo)和(he)碳(tan)一起向其(qi)中添加其(qi)他的(de)(de)(de)合(he)金(jin)元素提高強度(du)的(de)(de)(de)試驗。作為(wei)初(chu)期的(de)(de)(de)鋼橋而(er)為(wei)人(ren)熟知的(de)(de)(de)是(shi)(shi)架設在密西西比河(he)上(shang)的(de)(de)(de)Eads橋（EastSt.Louis),花(hua)費7年(nian)(nian)時間于(yu)1874年(nian)(nian)竣工。它(ta)是(shi)(shi)當時最(zui)大的(de)(de)(de)拱橋（3跨距(ju)，最(zui)長徑間距(ju)158m),其(qi)中部分材(cai)料使(shi)用了(le)0.54%~0.68%Cr鋼（805~900MPa),這是(shi)(shi)高強度(du)鋼在鋼橋上(shang)的(de)(de)(de)最(zui)初(chu)應(ying)用。
以后，以高強(qiang)度(du)為目的(de)的(de)高強(qiang)度(du)鋼(gang)相繼在如下橋上(shang)使用：1902年3.25%Ni鋼(gang)用于(yu)(yu) Queensboro 橋（East River,New York City);1915年只靠碳提高強(qiang)度(du)的(de)鋼(gang)用于(yu)(yu)架(jia)設在伊利諾斯州 MetropolisOhio河上(shang)的(de)橋；1927年1.6%Mn鋼(gang)部分用于(yu)(yu) Kill van Kull 橋（Staten Island,N.Y-Bayonne,N.J.,拱橋，最(zui)大徑間距504m,1931年竣工）。
大西洋定(ding)期航道開(kai)始(shi)使(shi)(shi)(shi)用木船的時間是1838年。船速只不過每小時8.5海(hai)里，人(ren)們一直在(zai)不斷地(di)努(nu)力(li)來(lai)提(ti)(ti)高船速。19世(shi)(shi)紀初在(zai)船體上(shang)使(shi)(shi)(shi)用了(le)鋼材，借助于蒸汽(qi)機的發展(zhan)及船形(xing)的改進(jin)(jin)等(deng)，1907年英國(guo)建(jian)造了(le)號稱具有4個螺旋槳、51.48MW(7萬馬力(li)）、每小時25海(hai)里的Mauretarnia號船。為了(le)使(shi)(shi)(shi)船體輕(qing)(qing)型化，使(shi)(shi)(shi)用了(le)1%Si-0.25%C鋼。另(ling)外，以(yi)英國(guo)為中心的海(hai)上(shang)運輸為了(le)提(ti)(ti)高經濟性，謀(mou)求輕(qing)(qing)型化，使(shi)(shi)(shi)用了(le)Si-Mn系高強度鋼。鐵路車輛全面(mian)地(di)使(shi)(shi)(shi)用鋼鐵以(yi)來(lai)，主要(yao)在(zai)歐洲進(jin)(jin)行(xing)過輕(qing)(qing)型化的努(nu)力(li)，采用了(le)高強度鋼，例(li)如，德(de)國(guo)在(zai)世(shi)(shi)界最(zui)初的流線型列車（The Flying Dutchman)上(shang)使(shi)(shi)(shi)用了(le)加入Si、Mn、Cu的鋼。
這些鋼(gang)(gang)材當然已經(jing)進行(xing)了涂漆(qi)防蝕，可(ke)(ke)是(shi)由于(yu)作為重厚而高大或可(ke)(ke)動構造物(wu)經(jing)常被使用，它的維修常常不夠(gou)充(chong)分，所(suo)以(yi)要求提高鋼(gang)(gang)材的耐(nai)蝕性。因為高強度鋼(gang)(gang)的輕型化伴隨著鋼(gang)(gang)的薄壁化，所(suo)以(yi)提高耐(nai)蝕性尤其重要。
2. 添加銅對(dui)耐候性的效果
1908年(nian)以來(lai)(lai)，添(tian)加銅對鋼(gang)的(de)(de)(de)耐候性的(de)(de)(de)效果(guo)已經引起(qi)了(le)(le)人們的(de)(de)(de)注意。1920年(nian)美國Buck在發表的(de)(de)(de)綜(zong)述［4]中歸納了(le)(le)當時各種(zhong)研究結果(guo)。雖然該綜(zong)述報道了(le)(le)1900年(nian)以來(lai)(lai)少量含(han)銅鋼(gang)的(de)(de)(de)干濕交替或工業水(shui)浸泡的(de)(de)(de)試驗(yan)(yan)結果(guo)，但是1913年(nian)Buck發表的(de)(de)(de)有關大(da)氣(qi)暴(bao)曬(shai)試驗(yan)(yan)結果(guo)，闡明了(le)(le)在大(da)氣(qi)中含(han)銅鋼(gang)的(de)(de)(de)耐蝕性。
Buck把含有(you)(you)0.15%~0.30%Cu的(de)平爐鋼及酸性轉爐鋼在3個(ge)地區進行了大氣暴(bao)曬試驗，發現它們比不(bu)含銅的(de)鋼具(ju)有(you)(you)2倍以上的(de)耐蝕性，這種(zhong)含銅的(de)效果(guo)已經被Buck或以后其他人的(de)研(yan)究所確認(ren)。
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)效果需要進行長期試驗，并開始了大規模的(de)大氣暴曬(shai)試驗。試驗材料是轉爐鋼(gang)(gang)°、酸性(xing)平爐鋼(gang)(gang)、堿(jian)性(xing)平爐鋼(gang)(gang)、純(chun)鐵、鍛(duan)鐵，分別有含(han)銅(tong)的(de)鋼(gang)(gang)（0.2%~0.3%)及(ji)不含(han)銅(tong)的(de)鋼(gang)(gang)（＜0.03%)等26種(zhong)市售材料。試片采用16標準(zhun)（厚度(du)0.8mm)及(ji)22標準(zhun)（厚度(du)1.6mm),以測(ce)出產(chan)生腐(fu)蝕(shi)穿孔前的(de)時間作(zuo)為耐蝕(shi)性(xing)的(de)指標。
暴(bao)曬(shai)試驗(yan)在(zai)Pittsburgh,PA(工業(ye)大(da)氣）進(jin)行(xing)了(le)75個(ge)月(yue)（6年(nian)3個(ge)月(yue)），在(zai)Fort Sheridan,ILL(田園大(da)氣）進(jin)行(xing)了(le)132個(ge)月(yue)（12年(nian)），在(zai)Annapolis,Md(臨海大(da)氣）進(jin)行(xing)了(le)30年(nian)以(yi)上。
該試(shi)(shi)驗(yan)計劃(hua)最(zui)終報告(gao)書于1953年提出，而工業(ye)大氣和田園大氣的(de)(de)結果在1928年以(yi)前(qian)的(de)(de)中(zhong)間報告(gao)中(zhong)已為(wei)人所知。例如，根據工業(ye)大氣下的(de)(de)22標準試(shi)(shi)片的(de)(de)結果，不含銅(tong)（＜0.03%Cu)的(de)(de)75片試(shi)(shi)片全(quan)部在28個(ge)(ge)月以(yi)內發(fa)生(sheng)穿孔(kong)；相反，在總(zong)數為(wei)146片含銅(tong)鋼的(de)(de)試(shi)(shi)片中(zhong)發(fa)生(sheng)穿孔(kong)的(de)(de)，28個(ge)(ge)月只(zhi)有6片，75個(ge)(ge)月只(zhi)有23片。并且，在含銅(tong)材(cai)料(liao)中(zhong)含磷(lin)低（約0.02%)的(de)(de)堿性平爐鋼平均約50個(ge)(ge)月全(quan)部發(fa)生(sheng)穿孔(kong)，而試(shi)(shi)驗(yan)期(qi)結束后殘存(cun)下來(lai)的(de)(de)試(shi)(shi)片全(quan)部是(shi)含磷(lin)高（約0.09%)的(de)(de)轉(zhuan)爐鋼和堿性平爐鋼，這證明了(le)這是(shi)磷(lin)和銅(tong)共(gong)存(cun)的(de)(de)效果。
德國(guo)受美國(guo)初期報告的(de)啟(qi)發(fa)，柏(bo)林州(zhou)立(li)材(cai)料(liao)試驗研究所(suo)（Staatlichen Materialprüfungsamt)從1914年(nian)(nian)起通過4~4.5年(nian)(nian)的(de)大(da)氣(qi)暴曬試驗確認了銅(tong)(tong)的(de)效(xiao)果(guo)。用(yong)3種(zhong)銅(tong)(tong)含量(liang)(liang)（0.10%、0.15%、0.35%)的(de)平爐鋼(gang)（0.01%~0.02%P)、轉爐鋼(gang)（0.05%~0.1%P)等(deng)共(gong)12個鋼(gang)種(zhong)，分別在(zai)柏(bo)林（田(tian)園大(da)氣(qi)）、Dortmunt(工(gong)業大(da)氣(qi)）、Sylt島H?rnum(北海(hai)海(hai)岸大(da)氣(qi)）進(jin)行了試驗，特別在(zai)工(gong)業地區銅(tong)(tong)的(de)效(xiao)果(guo)明顯(xian)，而與(yu)磷(lin)共(gong)存其效(xiao)果(guo)更加(jia)顯(xian)著。就是(shi)說，與(yu)低(di)銅(tong)(tong)的(de)鋼(gang)相比(bi)，0.35%Cu鋼(gang)的(de)腐蝕減量(liang)(liang)約75%,0.35% Cu-0.09% P鋼(gang)的(de)腐蝕減量(liang)(liang)約60%。
在該試驗(yan)中(zhong)，含(han)銅0.1%的鋼與(yu)含(han)銅更低的鋼相比耐蝕性(xing)提高了，所以(yi)在工業地區以(yi)外，含(han)0.15%Cu與(yu)含(han)0.35%Cu的效(xiao)果不一定明顯。因(yin)此追加(jia)了含(han)0.03%~1.07% Cu鋼的試驗(yan)，得出(chu)了含(han)0.2%~0.3%Cu是有(you)效(xiao)的結論。
在(zai)英(ying)國(guo)(guo)關于銅(tong)效果的試驗起步稍晚，1928年英(ying)國(guo)(guo)鋼鐵(tie)(tie)協會（Iron and Steel Institute)腐蝕委(wei)員會（Corrosion Committee)與鋼鐵(tie)(tie)聯(lian)盟（National Federation of Iron and Steel Manufacturers)合(he)作(zuo)開始(shi)了5年計劃(hua)。該大(da)氣(qi)暴(bao)曬試驗不(bu)僅針對銅(tong)的效果，也注意到生產方法、軋制(zhi)鐵(tie)(tie)皮的除去方法等，在(zai)成(cheng)分上除了銅(tong)以外(wai)，把了解Cr、Cr+Cu、Ni、Si、Mn、P等的效果作(zuo)為試驗目(mu)的。使用了14種(zhong)鋼材和6種(zhong)鍛鐵(tie)(tie)。并(bing)且，為了了解氣(qi)象條件的影響，在(zai)英(ying)國(guo)(guo)7個(ge)場所、國(guo)(guo)外(wai)7個(ge)場所（瑞典、尼日利(li)亞兩(liang)個(ge)場所、伊拉克、南非、蘇丹(dan)、新(xin)加(jia)坡(po)）共14個(ge)場所進(jin)行了試驗。
該計劃最終的(de)(de)報(bao)告書(shu)的(de)(de)發(fa)表是在15年(nian)后的(de)(de)1943年(nian)。1931年(nian)以后曾經(jing)發(fa)表過5次中(zhong)間(jian)報(bao)告，然而(er)直到1933年(nian)COR-TEN鋼誕(dan)生時還(huan)沒有(you)得出明確的(de)(de)結果。
在(zai)(zai)實際應用中，主要在(zai)(zai)鐵路領(ling)域注意到(dao)了(le)含銅(tong)(tong)鋼(gang)的耐候性。針對200輛的貨車(che)，在(zai)(zai)美(mei)國經過(guo)13年(nian)的試驗(yan)表明，其腐(fu)蝕減(jian)量(liang)是普通(tong)鋼(gang)的60%。偶(ou)爾還有采用含銅(tong)(tong)的鍛鐵制造的車(che)體使(shi)用壽命達(da)到(dao)60年(nian)以上的報道。并且還知道在(zai)(zai)美(mei)國和德國鋼(gang)制枕木或道釘通(tong)過(guo)使(shi)用含銅(tong)(tong)鋼(gang)減(jian)輕了(le)腐(fu)蝕。于1932年(nian)開工并1937年(nian)竣工的著名的 Golden Gate橋，橋底板結構的外側和人行道的欄(lan)桿等大氣(qi)腐(fu)蝕嚴重的部位已經使(shi)用了(le)涂(tu)漆的含銅(tong)(tong)鋼(gang)種(zhong)。
3. 添加鉻對耐(nai)候性的(de)效果
1930年(nian)(nian)(nian)前半年(nian)(nian)(nian)低(di)鉻鋼(gang)的(de)研究或(huo)應用(yong)的(de)狀況(kuang)，已經歸納在1937年(nian)(nian)(nian)出版的(de)《鐵和鉻的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)》的(de)第1卷(juan)“低(di)鉻合(he)(he)金(jin)(jin)”中,作者是Union Carbide & Carbon 研究所的(de)A.B.Kinzel和 Walter CraftSo該書(shu)是在該所所長F.M.Becket及其他多數同(tong)僚的(de)協助下，查(cha)閱(yue)了從1797年(nian)(nian)(nian)到1937年(nian)(nian)(nian)發表的(de)478篇論文編寫而成。American Institute of Mining & Metallurgical Engineers、Institute of MetalsDivision的(de)鐵合(he)(he)金(jin)(jin)委(wei)員會(hui)的(de)成員對原稿(gao)進行過(guo)審閱(yue)。在日本于(yu)1944年(nian)(nian)(nian)（昭和19年(nian)(nian)(nian)），由(you)當時(shi)的(de)日本制鐵株式會(hui)社東(dong)京技術研究所的(de)高見(jian)澤榮壽、酒井傳(chuan)三郎(lang)翻(fan)譯出版。
正(zheng)如前(qian)面所敘述(shu)的那樣，雖然1874年美(mei)國使用當時(shi)最(zui)先進的技術在建成的Eads鋼(gang)橋上把含有0.54%~0.68%Cr的鋼(gang)材作高(gao)強度材料使用了，可是當時(shi)對(dui)低鉻(ge)鋼(gang)的特性尚(shang)未完全理(li)解，對(dui)鉻(ge)起(qi)強化作用的看(kan)法(fa)持批判(pan)態度。
但是，鉻對(dui)提高強(qiang)度的效果(guo)自1877年以來被(bei)用于(yu)(yu)武器裝甲板，還進一(yi)步被(bei)用于(yu)(yu)鋼軌(gui)等(deng)。
低鉻鋼所具有的優(you)秀的力學性(xing)能是(shi)強度和韌性(xing)。注意到這些性(xing)能在冷(leng)卻時相(xiang)變(bian)(bian)行為(wei)的研究(jiu)是(shi)從1910年開始(shi)。結果直(zhi)到1930年人們才對(dui)包括C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo等共存(cun)的影響(xiang)，以及力學性(xing)能或相(xiang)變(bian)(bian)行為(wei)有了(le)一定程度的了(le)解。
從耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)觀點來看(kan)，讓人感興趣的(de)是(shi)(shi)含(han)銅低鉻(ge)(ge)鋼。雖然含(han)銅低鉻(ge)(ge)鋼在(zai)(zai)1919年(nian)就成為(wei)美(mei)國專(zhuan)利（No.1,313,894),可是(shi)(shi)在(zai)(zai)工業(ye)上被應(ying)用卻大約在(zai)(zai)10年(nian)以后。在(zai)(zai)成分(fen)上，英(ying)美(mei)是(shi)(shi)0.40%~0.60%Cu-0.60%~1%Cr;德國是(shi)(shi)0.50%~0.80%Cu-0.40%~0.60%Cr,添加(jia)不同(tong)的(de)Mn、Si量(liang)煉制而(er)成，認為(wei)強度、韌性(xing)(xing)、加(jia)工性(xing)(xing)、耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)均(jun)優(you)。但(dan)是(shi)(shi)1930年(nian)以前(qian)的(de)研究是(shi)(shi)對淡水(shui)、海水(shui)、礦山水(shui)、鹽酸(suan)、硫酸(suan)等的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)研究，其(qi)結(jie)果(guo)(guo)認為(wei)有(you)一定程度的(de)耐(nai)蝕(shi)效果(guo)(guo)。在(zai)(zai)大氣中鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)只通過添加(jia)0.25%Cu就可提高2~3倍的(de)結(jie)果(guo)(guo)以前(qian)已經知(zhi)道(dao)，然而(er)報(bao)道(dao)鉻(ge)(ge)效果(guo)(guo)的(de)時間較晚，我認為(wei)Speller關(guan)于向0.25%Cu鋼中加(jia)入1%Cr使壽(shou)命增加(jia)到2倍的(de)論(lun)文（1934年(nian)）大概是(shi)(shi)最早的(de)。
