一、鐵的生(sheng)銹

  眾(zhong)所周知，在(zai)自(zi)然界(jie)存(cun)在(zai)的(de)金(jin)(jin)屬中，除(chu)Au（金(jin)(jin)）、Pt（鉑(bo)）等貴金(jin)(jin)屬系以游離(li)金(jin)(jin)屬狀態存(cun)在(zai)外，其他金(jin)(jin)屬，例如鐵(tie)(tie)（Fe），在(zai)自(zi)然界(jie)則系以磁鐵(tie)(tie)礦和褐鐵(tie)(tie)礦礦石的(de)形式非常穩(wen)定(ding)地存(cun)在(zai)。但是，人(ren)們通過冶金(jin)(jin)，把(ba)鐵(tie)(tie)礦石變(bian)成鋼(gang)鐵(tie)(tie)②，就(jiu)是將鋼(gang)鐵(tie)(tie)從氧化鐵(tie)(tie)（礦石）的(de)穩(wen)定(ding)狀態變(bian)成了不穩(wen)定(ding)狀態。自(zi)然界(jie)的(de)萬物都有(you)從不穩(wen)定(ding)態“回歸”到穩(wen)定(ding)態的(de)強烈傾向，這是自(zi)然規律(lv)。鋼(gang)鐵(tie)(tie)在(zai)大氣中的(de)生銹(xiu)就(jiu)是這種“回歸”現象的(de)自(zi)然反映。

  生銹(xiu)就(jiu)是鋼(gang)鐵(tie)與大(da)(da)氣(qi)中的(de)氧(yang)作用(yong)，在(zai)表面(mian)形成了 沒有保護性(xing)的(de)疏松且易剝落的(de)富鐵(tie)氧(yang)化物(wu)或(huo)氫氧(yang)化物(wu)，也就(jiu)是鋼(gang)鐵(tie)又變回了“礦石”。鐵(tie)的(de)生銹(xiu)，是鐵(tie)在(zai)大(da)(da)氣(qi)中從(cong)金屬變成的(de)離子化過程(cheng)，是一(yi)種典型(xing)的(de)腐(fu)蝕(shi)現(xian)象。為(wei)了防(fang)止鋼(gang)鐵(tie)生銹(xiu)（腐(fu)蝕(shi)），人們只有人為(wei)地采取表面(mian)涂漆等措(cuo)施，以防(fang)止大(da)(da)氣(qi)與鋼(gang)鐵(tie)相(xiang)接觸(chu)。涂漆一(yi)旦受到破壞，鋼(gang)鐵(tie)還會繼續生銹(xiu)。

二、不銹鋼為(wei)什么不生鐵銹和耐腐蝕(shi)

  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(yan)究表(biao)明，含(han)鉻(ge)(ge)量(liang)≥12％后(hou)，鋼具有了不(bu)銹性的(de)(de)(de)(de)原因(yin)是(shi)由于表(biao)面自動形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)一種厚度(du)非常(chang)薄 的(de)(de)(de)(de)無色、透明且非常(chang)光滑的(de)(de)(de)(de)一層(ceng)富鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物(wu)膜（示意圖(tu)見圖(tu)1.2），這層(ceng)膜的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)防止了鋼的(de)(de)(de)(de)生銹。這層(ceng)膜稱為鈍(dun)化(hua)膜。這層(ceng)鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)實際(ji)上是(shi)鋼中(zhong)鉻(ge)(ge)元素把自己易形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)氧化(hua)物(wu)（鈍(dun)化(hua)膜）保護(hu)自己的(de)(de)(de)(de)特性給予了鋼的(de)(de)(de)(de)結果。

  進一步研(yan)究還(huan)發現，在(zai)氧化(hua)(hua)性酸(suan)介質中(zhong)，例如在(zai)硝酸(suan)中(zhong)，隨鋼中(zhong)含鉻量的增加(jia)，鋼的腐(fu)蝕速(su)度下(xia)降，當含鉻量達到較高含量時，此鋼便具有了耐(nai)蝕性（見圖1.3）。在(zai)氧化(hua)(hua)性介質中(zhong)，不(bu)銹鋼耐(nai)腐(fu)蝕的原因也(ye)是由于表面鈍化(hua)(hua)膜(mo)的形成。同理(li)，鋼在(zai)酸(suan)介質中(zhong)從不(bu)耐(nai)腐(fu)蝕到耐(nai)腐(fu)蝕，也(ye)稱之為(wei)從活化(hua)(hua)過渡(du)到鈍化(hua)(hua)，從活化(hua)(hua)態(tai)(tai)變(bian)為(wei)鈍化(hua)(hua)態(tai)(tai)。

三(san)、鈍化膜(mo)

  研究表明(ming)，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)不僅很薄且(qie)(qie)(qie)無色透明(ming)并可自然形成(cheng)，而且(qie)(qie)(qie)非常穩定，鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)是連續的(de)、無孔的(de)、不易溶解、質較硬且(qie)(qie)(qie)附著力(li)強并難以剝(bo)落的(de)一種氧(yang)化(hua)(hua)物（氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)物），即使在使用中受到破壞還可很快自行修復。

  研究(jiu)表明(ming)，鉻(ge)鎳(nie)不(bu)銹鋼的(de)鈍化(hua)膜(mo)呈雙層結構，外(wai)層為(wei)氫氧化(hua)物或鹽(yan)酸的(de)沉(chen)積層，內(nei)層為(wei)具有(you)防護性的(de)富鉻(ge)氧化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳(nie)不(bu)銹鋼的(de)鈍化(hua)膜(mo)一般為(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)Cr、Ni、Fe等元(yuan)素。        

  鈍化(hua)膜的(de)化(hua)學成(cheng)分、結(jie)構和(he)性質隨(sui)不(bu)銹鋼(gang)的(de)化(hua)學成(cheng)分、處理方法（冷(leng)、熱加工，熱處理，拋光，酸洗(xi)和(he)表面加工等）的(de)不(bu)同以及使用(yong)環境的(de)差異也(ye)有所(suo)不(bu)同。

  研究還表(biao)明，隨鋼中含鉻量(liang)的(de)增加，鋼的(de)鈍化膜會從(cong)晶(jing)態膜變為非晶(jing)態膜（見(jian)表(biao)1.1）。由于非晶(jing)態膜缺陷(xian)少，結構(gou)表(biao)面(mian)均勻，鉻元素更易富集，所以較(jiao)普通晶(jing)態膜具有更高(gao)的(de)強度(du)和(he)耐蝕性。