一、鐵的生銹(xiu)

  眾所周知，在(zai)自(zi)(zi)(zi)然界(jie)(jie)存(cun)在(zai)的(de)金(jin)屬中，除Au（金(jin)）、Pt（鉑(bo)）等貴(gui)金(jin)屬系以游離金(jin)屬狀態(tai)存(cun)在(zai)外，其他(ta)金(jin)屬，例如鐵(tie)(tie)(tie)(tie)（Fe），在(zai)自(zi)(zi)(zi)然界(jie)(jie)則系以磁鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)和(he)褐鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)礦(kuang)(kuang)石(shi)的(de)形式(shi)非常穩(wen)定(ding)(ding)地存(cun)在(zai)。但是(shi)(shi)，人們通(tong)過冶金(jin)，把(ba)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)石(shi)變(bian)成(cheng)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)②，就是(shi)(shi)將鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)從(cong)氧化鐵(tie)(tie)(tie)(tie)（礦(kuang)(kuang)石(shi)）的(de)穩(wen)定(ding)(ding)狀態(tai)變(bian)成(cheng)了(le)不(bu)穩(wen)定(ding)(ding)狀態(tai)。自(zi)(zi)(zi)然界(jie)(jie)的(de)萬(wan)物都(dou)有從(cong)不(bu)穩(wen)定(ding)(ding)態(tai)“回(hui)(hui)歸(gui)”到穩(wen)定(ding)(ding)態(tai)的(de)強(qiang)烈(lie)傾向，這是(shi)(shi)自(zi)(zi)(zi)然規律。鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)在(zai)大氣(qi)中的(de)生(sheng)銹就是(shi)(shi)這種“回(hui)(hui)歸(gui)”現象的(de)自(zi)(zi)(zi)然反映。

  生(sheng)銹就是鋼(gang)鐵與(yu)大(da)氣中(zhong)的(de)(de)氧(yang)作(zuo)用，在(zai)表面(mian)形成了 沒有(you)保護(hu)性的(de)(de)疏松且易(yi)剝落(luo)的(de)(de)富鐵氧(yang)化(hua)物(wu)或氫氧(yang)化(hua)物(wu)，也就是鋼(gang)鐵又變回(hui)了“礦石”。鐵的(de)(de)生(sheng)銹，是鐵在(zai)大(da)氣中(zhong)從金屬變成的(de)(de)離(li)子化(hua)過程，是一種(zhong)典型的(de)(de)腐(fu)蝕現象(xiang)。為(wei)(wei)了防止鋼(gang)鐵生(sheng)銹（腐(fu)蝕），人們只有(you)人為(wei)(wei)地(di)采(cai)取(qu)表面(mian)涂(tu)漆等措施，以防止大(da)氣與(yu)鋼(gang)鐵相接觸。涂(tu)漆一旦受(shou)到破壞，鋼(gang)鐵還會繼續(xu)生(sheng)銹。

二、不銹鋼為什(shen)么不生鐵銹和耐(nai)腐(fu)蝕

  早期不銹鋼的不生鐵銹，曾被人們認為是一種“神奇”的現象，但是經過長期研究和實踐，人們對此已經有了完全清楚的了解：不銹鋼的不生鐵銹和鋼鐵的生鐵銹二者屬于同一種自然現象。研究發現，隨鋼中含鉻量的增加，鋼的耐蝕性提高，當鋼中含鉻量≥12％后，在大氣中耐蝕性有一個突變，鋼從不耐腐蝕到耐腐蝕，而且不生鐵銹（如圖1.1）。人們把鋼從不耐腐蝕到耐腐蝕，從生銹變為不生銹，稱為從活化過渡到鈍化，從活化態變成了鈍化態。通俗地說，鈍（化）態實際上是不銹鋼與周圍腐蝕性介質之間的反應遲鈍，即不敏感的狀態。

  研究表(biao)明，含(han)鉻量(liang)≥12％后，鋼具有了不銹性的(de)(de)原因(yin)是由于(yu)表(biao)面自動(dong)形(xing)(xing)成一(yi)種厚度(du)非常(chang)薄 的(de)(de)無色、透明且非常(chang)光滑(hua)的(de)(de)一(yi)層富鉻的(de)(de)氧化(hua)物膜(mo)(mo)(mo)（示(shi)意圖(tu)見圖(tu)1.2），這(zhe)(zhe)層膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)形(xing)(xing)成防止了鋼的(de)(de)生銹。這(zhe)(zhe)層膜(mo)(mo)(mo)稱為鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)。這(zhe)(zhe)層鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)形(xing)(xing)成實際上是鋼中鉻元素把自己(ji)易形(xing)(xing)成氧化(hua)物（鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)(mo)）保護自己(ji)的(de)(de)特性給予了鋼的(de)(de)結果(guo)。

  進一步研(yan)究還發現，在(zai)氧化性(xing)酸介質中(zhong)，例如在(zai)硝酸中(zhong)，隨鋼(gang)(gang)中(zhong)含(han)鉻(ge)量的增加，鋼(gang)(gang)的腐(fu)(fu)蝕(shi)速度下(xia)降，當含(han)鉻(ge)量達到(dao)(dao)較高(gao)含(han)量時，此鋼(gang)(gang)便具有(you)了(le)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)（見圖1.3）。在(zai)氧化性(xing)介質中(zhong)，不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的原因也是由于表(biao)面鈍(dun)化膜的形(xing)成。同理，鋼(gang)(gang)在(zai)酸介質中(zhong)從不(bu)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)到(dao)(dao)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)，也稱(cheng)之(zhi)為從活化過渡到(dao)(dao)鈍(dun)化，從活化態(tai)變為鈍(dun)化態(tai)。

三、鈍化(hua)膜

  研究(jiu)表明，鈍(dun)化膜不(bu)僅很(hen)薄且無色透(tou)明并(bing)可(ke)自(zi)然形成，而且非常(chang)穩定，鈍(dun)化膜是連(lian)續的、無孔(kong)的、不(bu)易溶解、質較硬(ying)且附著力強并(bing)難以剝落的一種氧(yang)化物（氫氧(yang)化物），即(ji)使在使用中受到破壞(huai)還可(ke)很(hen)快自(zi)行修復(fu)。

  研究表明，鉻(ge)鎳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)呈雙(shuang)層(ceng)結(jie)構(gou)，外層(ceng)為氫(qing)氧(yang)化(hua)物或鹽(yan)酸的(de)沉積層(ceng)，內層(ceng)為具有(you)防護性(xing)的(de)富鉻(ge)氧(yang)化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)一般為4M3O4 SiO2 H2O，M為Cr、Ni、Fe等元素。        

  鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分、結構和性質隨不銹鋼(gang)的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分、處理方法（冷、熱加工，熱處理，拋光，酸(suan)洗和表面加工等）的(de)(de)不同以及使用環境的(de)(de)差異(yi)也有所不同。

  研究還表明，隨鋼中含鉻量(liang)的增(zeng)加，鋼的鈍化(hua)膜會(hui)從晶(jing)態(tai)膜變為非(fei)晶(jing)態(tai)膜（見表1.1）。由于非(fei)晶(jing)態(tai)膜缺(que)陷(xian)少，結構表面均(jun)勻，鉻元素更易富集，所以較普通晶(jing)態(tai)膜具有更高的強度和耐蝕性。