一、鐵(tie)的生銹

  眾所(suo)周知，在自然(ran)(ran)界存在的(de)金(jin)屬(shu)中，除Au（金(jin)）、Pt（鉑）等(deng)貴金(jin)屬(shu)系以游離(li)金(jin)屬(shu)狀(zhuang)態(tai)存在外，其(qi)他(ta)金(jin)屬(shu)，例(li)如鐵(tie)（Fe），在自然(ran)(ran)界則系以磁鐵(tie)礦和(he)褐鐵(tie)礦礦石的(de)形式非常穩(wen)定地(di)存在。但是(shi)，人們通過冶(ye)金(jin)，把(ba)鐵(tie)礦石變(bian)(bian)成(cheng)鋼(gang)鐵(tie)②，就是(shi)將鋼(gang)鐵(tie)從氧化鐵(tie)（礦石）的(de)穩(wen)定狀(zhuang)態(tai)變(bian)(bian)成(cheng)了不(bu)穩(wen)定狀(zhuang)態(tai)。自然(ran)(ran)界的(de)萬物都有從不(bu)穩(wen)定態(tai)“回(hui)歸(gui)”到穩(wen)定態(tai)的(de)強烈傾(qing)向，這是(shi)自然(ran)(ran)規律。鋼(gang)鐵(tie)在大氣中的(de)生(sheng)銹就是(shi)這種“回(hui)歸(gui)”現象的(de)自然(ran)(ran)反映。

  生(sheng)(sheng)銹就是(shi)鋼鐵(tie)(tie)(tie)與(yu)大氣(qi)中的(de)(de)(de)氧(yang)作用，在(zai)表(biao)面(mian)形成了 沒有(you)保護性(xing)的(de)(de)(de)疏(shu)松(song)且易(yi)剝落的(de)(de)(de)富(fu)鐵(tie)(tie)(tie)氧(yang)化(hua)物或氫氧(yang)化(hua)物，也(ye)就是(shi)鋼鐵(tie)(tie)(tie)又(you)變回(hui)了“礦石”。鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)銹，是(shi)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)大氣(qi)中從金屬變成的(de)(de)(de)離子化(hua)過程，是(shi)一種典型的(de)(de)(de)腐蝕現(xian)象(xiang)。為了防止(zhi)鋼鐵(tie)(tie)(tie)生(sheng)(sheng)銹（腐蝕），人(ren)們只有(you)人(ren)為地采(cai)取(qu)表(biao)面(mian)涂漆(qi)等措施，以防止(zhi)大氣(qi)與(yu)鋼鐵(tie)(tie)(tie)相接觸。涂漆(qi)一旦受到破(po)壞(huai)，鋼鐵(tie)(tie)(tie)還會繼續生(sheng)(sheng)銹。

二(er)、不(bu)(bu)銹鋼為什么不(bu)(bu)生(sheng)鐵銹和耐(nai)腐蝕(shi)

  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(jiu)表(biao)明(ming)，含鉻量≥12％后，鋼(gang)具有(you)了不銹性(xing)的(de)原因是由于表(biao)面自(zi)動形(xing)成(cheng)一種厚度非常薄(bo) 的(de)無(wu)色、透(tou)明(ming)且非常光滑的(de)一層(ceng)富鉻的(de)氧化(hua)(hua)物膜(mo)（示意圖(tu)見圖(tu)1.2），這(zhe)層(ceng)膜(mo)的(de)形(xing)成(cheng)防止了鋼(gang)的(de)生銹。這(zhe)層(ceng)膜(mo)稱為鈍化(hua)(hua)膜(mo)。這(zhe)層(ceng)鈍化(hua)(hua)膜(mo)的(de)形(xing)成(cheng)實際上是鋼(gang)中鉻元素把自(zi)己易形(xing)成(cheng)氧化(hua)(hua)物（鈍化(hua)(hua)膜(mo)）保護自(zi)己的(de)特(te)性(xing)給予了鋼(gang)的(de)結果。

  進一步研(yan)究還發(fa)現，在氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)酸(suan)介質中(zhong)(zhong)，例如在硝酸(suan)中(zhong)(zhong)，隨鋼(gang)中(zhong)(zhong)含鉻量(liang)(liang)(liang)的(de)增加，鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度下(xia)降，當(dang)含鉻量(liang)(liang)(liang)達到較高含量(liang)(liang)(liang)時，此鋼(gang)便具有(you)了耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)（見圖1.3）。在氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)介質中(zhong)(zhong)，不銹鋼(gang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)原因也(ye)(ye)是由于(yu)表面(mian)鈍化(hua)(hua)膜的(de)形(xing)成。同(tong)理，鋼(gang)在酸(suan)介質中(zhong)(zhong)從(cong)不耐(nai)腐(fu)蝕(shi)到耐(nai)腐(fu)蝕(shi)，也(ye)(ye)稱(cheng)之為從(cong)活(huo)化(hua)(hua)過渡到鈍化(hua)(hua)，從(cong)活(huo)化(hua)(hua)態變(bian)為鈍化(hua)(hua)態。

三、鈍化膜

  研(yan)究表明，鈍化膜不(bu)僅很薄且無(wu)色透明并可自(zi)然形成，而且非常(chang)穩定，鈍化膜是連續的、無(wu)孔的、不(bu)易溶解(jie)、質較硬(ying)且附著力強(qiang)并難以剝落(luo)的一種氧化物（氫氧化物），即(ji)使(shi)在使(shi)用中受到破壞還可很快自(zi)行修(xiu)復(fu)。

  研究表明，鉻(ge)鎳不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)呈雙層(ceng)結構，外(wai)層(ceng)為氫氧化(hua)物或鹽酸(suan)的(de)(de)沉積層(ceng)，內層(ceng)為具有防護性(xing)的(de)(de)富鉻(ge)氧化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)一般為4M3O4 SiO2 H2O，M為Cr、Ni、Fe等(deng)元(yuan)素。        

  鈍化(hua)(hua)膜的化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分、結構和性質隨不(bu)銹鋼的化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分、處(chu)理(li)方法（冷、熱加工，熱處(chu)理(li)，拋(pao)光，酸(suan)洗和表面加工等(deng)）的不(bu)同以及使用(yong)環境的差異也有所(suo)不(bu)同。

  研究還表(biao)明，隨鋼中含鉻(ge)量的(de)(de)增加，鋼的(de)(de)鈍化膜會從晶(jing)態(tai)(tai)膜變為(wei)非晶(jing)態(tai)(tai)膜（見表(biao)1.1）。由于非晶(jing)態(tai)(tai)膜缺陷少，結構表(biao)面(mian)均勻，鉻(ge)元素更易富集，所以較普(pu)通晶(jing)態(tai)(tai)膜具有更高的(de)(de)強(qiang)度和耐(nai)蝕性。