一、鐵(tie)的生(sheng)銹

  眾(zhong)所周知(zhi)，在(zai)自然(ran)界(jie)存(cun)(cun)在(zai)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬中，除Au（金(jin)(jin)(jin)）、Pt（鉑(bo)）等貴(gui)金(jin)(jin)(jin)屬系以(yi)游離(li)金(jin)(jin)(jin)屬狀態(tai)(tai)存(cun)(cun)在(zai)外，其他金(jin)(jin)(jin)屬，例如(ru)鐵(tie)(tie)（Fe），在(zai)自然(ran)界(jie)則系以(yi)磁鐵(tie)(tie)礦和褐鐵(tie)(tie)礦礦石(shi)的(de)(de)(de)形式非(fei)常穩(wen)定(ding)(ding)(ding)地存(cun)(cun)在(zai)。但是(shi)，人們通過冶(ye)金(jin)(jin)(jin)，把鐵(tie)(tie)礦石(shi)變(bian)成(cheng)鋼(gang)鐵(tie)(tie)②，就(jiu)是(shi)將(jiang)鋼(gang)鐵(tie)(tie)從氧化鐵(tie)(tie)（礦石(shi)）的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)狀態(tai)(tai)變(bian)成(cheng)了不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)狀態(tai)(tai)。自然(ran)界(jie)的(de)(de)(de)萬物都(dou)有從不(bu)(bu)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)態(tai)(tai)“回(hui)歸”到穩(wen)定(ding)(ding)(ding)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)強(qiang)烈(lie)傾向(xiang)，這是(shi)自然(ran)規律。鋼(gang)鐵(tie)(tie)在(zai)大氣中的(de)(de)(de)生銹就(jiu)是(shi)這種“回(hui)歸”現象(xiang)的(de)(de)(de)自然(ran)反映。

  生(sheng)銹(xiu)就是(shi)鋼(gang)(gang)鐵與大氣中的(de)(de)氧作(zuo)用(yong)，在表(biao)面(mian)形成了(le) 沒(mei)有保護(hu)性的(de)(de)疏松且易剝落的(de)(de)富鐵氧化物(wu)或(huo)氫氧化物(wu)，也就是(shi)鋼(gang)(gang)鐵又變(bian)回了(le)“礦石(shi)”。鐵的(de)(de)生(sheng)銹(xiu)，是(shi)鐵在大氣中從金屬(shu)變(bian)成的(de)(de)離子化過(guo)程，是(shi)一(yi)種(zhong)典型的(de)(de)腐蝕現象。為了(le)防止鋼(gang)(gang)鐵生(sheng)銹(xiu)（腐蝕），人們只(zhi)有人為地采取表(biao)面(mian)涂漆等措施，以防止大氣與鋼(gang)(gang)鐵相接(jie)觸(chu)。涂漆一(yi)旦(dan)受到破(po)壞，鋼(gang)(gang)鐵還會繼續生(sheng)銹(xiu)。

二、不(bu)銹(xiu)鋼為什(shen)么不(bu)生鐵銹(xiu)和耐腐(fu)蝕

  早期不(bu)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。

  研究表明，含(han)鉻量(liang)≥12％后，鋼(gang)具有了(le)(le)不銹性的(de)原因是由(you)于表面自動形(xing)(xing)成一種厚度(du)非常薄 的(de)無色(se)、透明且非常光滑的(de)一層(ceng)富鉻的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物膜(mo)(mo)（示意(yi)圖見圖1.2），這(zhe)層(ceng)膜(mo)(mo)的(de)形(xing)(xing)成防(fang)止了(le)(le)鋼(gang)的(de)生銹。這(zhe)層(ceng)膜(mo)(mo)稱(cheng)為(wei)鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)。這(zhe)層(ceng)鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)形(xing)(xing)成實際上是鋼(gang)中鉻元素把自己易形(xing)(xing)成氧(yang)化(hua)(hua)物（鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)）保護自己的(de)特(te)性給(gei)予了(le)(le)鋼(gang)的(de)結果。

  進一步研究還發(fa)現，在(zai)氧(yang)化(hua)性酸(suan)(suan)介質(zhi)中(zhong)，例(li)如(ru)在(zai)硝酸(suan)(suan)中(zhong)，隨鋼(gang)中(zhong)含鉻量(liang)的(de)增加，鋼(gang)的(de)腐蝕速度下降，當含鉻量(liang)達到較高含量(liang)時，此(ci)鋼(gang)便具(ju)有了耐蝕性（見圖1.3）。在(zai)氧(yang)化(hua)性介質(zhi)中(zhong)，不銹鋼(gang)耐腐蝕的(de)原因也(ye)是由于表面鈍(dun)化(hua)膜的(de)形成。同理，鋼(gang)在(zai)酸(suan)(suan)介質(zhi)中(zhong)從(cong)不耐腐蝕到耐腐蝕，也(ye)稱之為從(cong)活(huo)化(hua)過渡(du)到鈍(dun)化(hua)，從(cong)活(huo)化(hua)態變(bian)為鈍(dun)化(hua)態。

三、鈍(dun)化(hua)膜

  研究表明(ming)，鈍(dun)(dun)化膜不僅很(hen)薄且(qie)無色透明(ming)并(bing)可自然形成，而且(qie)非常穩定，鈍(dun)(dun)化膜是連續的(de)、無孔(kong)的(de)、不易溶解、質較硬且(qie)附(fu)著力強并(bing)難以剝落(luo)的(de)一種氧化物(wu)(wu)（氫氧化物(wu)(wu)），即(ji)使在使用中受到破壞還(huan)可很(hen)快自行修復。

  研究表明(ming)，鉻鎳不銹鋼的(de)鈍化膜呈雙層結(jie)構(gou)，外層為(wei)(wei)氫氧化物(wu)或(huo)鹽(yan)酸的(de)沉積(ji)層，內層為(wei)(wei)具有防(fang)護性的(de)富(fu)鉻氧化物(wu)膜。18-8（304）鉻鎳不銹鋼的(de)鈍化膜一般(ban)為(wei)(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)(wei)Cr、Ni、Fe等(deng)元(yuan)素。        

  鈍化膜(mo)的化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)、結(jie)構(gou)和(he)性質隨(sui)不(bu)銹鋼(gang)的化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)、處(chu)理方(fang)法（冷、熱(re)(re)加工(gong)，熱(re)(re)處(chu)理，拋光(guang)，酸(suan)洗和(he)表面加工(gong)等）的不(bu)同以(yi)及使用環境(jing)的差(cha)異也有所不(bu)同。

  研究(jiu)還表明，隨鋼中含(han)鉻量(liang)的(de)增加，鋼的(de)鈍化膜會(hui)從晶態膜變為(wei)非晶態膜（見表1.1）。由于非晶態膜缺陷少，結構表面均勻(yun)，鉻元素更(geng)易富(fu)集，所以較普通晶態膜具有更(geng)高(gao)的(de)強度和耐(nai)蝕性。