一、鐵的(de)生銹

  眾(zhong)所(suo)周(zhou)知，在(zai)自(zi)(zi)然界存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬中，除Au（金(jin)）、Pt（鉑）等貴(gui)金(jin)屬系(xi)以游離金(jin)屬狀態(tai)存(cun)在(zai)外(wai)，其他金(jin)屬，例如鐵(tie)（Fe），在(zai)自(zi)(zi)然界則系(xi)以磁鐵(tie)礦和(he)褐鐵(tie)礦礦石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)形式非常穩(wen)定(ding)(ding)地(di)存(cun)在(zai)。但是，人們通過(guo)冶金(jin)，把鐵(tie)礦石(shi)(shi)變成鋼(gang)鐵(tie)②，就(jiu)是將鋼(gang)鐵(tie)從(cong)氧化鐵(tie)（礦石(shi)(shi)）的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)狀態(tai)變成了不穩(wen)定(ding)(ding)狀態(tai)。自(zi)(zi)然界的(de)(de)(de)(de)萬物都有從(cong)不穩(wen)定(ding)(ding)態(tai)“回(hui)歸”到穩(wen)定(ding)(ding)態(tai)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)烈傾(qing)向(xiang)，這是自(zi)(zi)然規(gui)律。鋼(gang)鐵(tie)在(zai)大氣中的(de)(de)(de)(de)生銹就(jiu)是這種“回(hui)歸”現象(xiang)的(de)(de)(de)(de)自(zi)(zi)然反映。

  生銹(xiu)就(jiu)是鋼鐵(tie)與(yu)大(da)(da)氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)氧(yang)作用，在(zai)(zai)表(biao)面形(xing)成(cheng)了 沒(mei)有保護性的(de)(de)(de)疏松(song)且易剝落(luo)的(de)(de)(de)富鐵(tie)氧(yang)化(hua)物或氫氧(yang)化(hua)物，也就(jiu)是鋼鐵(tie)又(you)變(bian)回了“礦石(shi)”。鐵(tie)的(de)(de)(de)生銹(xiu)，是鐵(tie)在(zai)(zai)大(da)(da)氣(qi)(qi)中從金屬變(bian)成(cheng)的(de)(de)(de)離子化(hua)過(guo)程，是一種(zhong)典(dian)型的(de)(de)(de)腐蝕現象。為了防(fang)止鋼鐵(tie)生銹(xiu)（腐蝕），人(ren)們只有人(ren)為地采(cai)取表(biao)面涂漆等措(cuo)施(shi)，以防(fang)止大(da)(da)氣(qi)(qi)與(yu)鋼鐵(tie)相接(jie)觸(chu)。涂漆一旦受到破壞，鋼鐵(tie)還會(hui)繼續生銹(xiu)。

二、不銹鋼為什么不生鐵銹和耐腐蝕

  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(yan)究表明，含鉻量≥12％后，鋼(gang)具(ju)有了(le)不銹性的(de)原因是(shi)由于表面自(zi)(zi)動形(xing)(xing)成一種(zhong)厚(hou)度非(fei)常(chang)薄 的(de)無色、透明且非(fei)常(chang)光滑的(de)一層(ceng)富(fu)鉻的(de)氧化物膜(mo)（示(shi)意圖見圖1.2），這層(ceng)膜(mo)的(de)形(xing)(xing)成防止了(le)鋼(gang)的(de)生銹。這層(ceng)膜(mo)稱(cheng)為鈍化膜(mo)。這層(ceng)鈍化膜(mo)的(de)形(xing)(xing)成實際上是(shi)鋼(gang)中鉻元素(su)把自(zi)(zi)己(ji)(ji)易形(xing)(xing)成氧化物（鈍化膜(mo)）保護自(zi)(zi)己(ji)(ji)的(de)特性給予了(le)鋼(gang)的(de)結(jie)果(guo)。

  進一步研究還(huan)發(fa)現(xian)，在氧化(hua)性酸介(jie)質(zhi)中，例(li)如在硝酸中，隨鋼(gang)(gang)中含鉻量的(de)增加(jia)，鋼(gang)(gang)的(de)腐蝕速(su)度下降，當含鉻量達到(dao)(dao)較高含量時，此(ci)鋼(gang)(gang)便具有了耐(nai)(nai)蝕性（見圖1.3）。在氧化(hua)性介(jie)質(zhi)中，不銹鋼(gang)(gang)耐(nai)(nai)腐蝕的(de)原因(yin)也是由于表面鈍(dun)(dun)化(hua)膜的(de)形成。同理，鋼(gang)(gang)在酸介(jie)質(zhi)中從不耐(nai)(nai)腐蝕到(dao)(dao)耐(nai)(nai)腐蝕，也稱(cheng)之為從活化(hua)過渡到(dao)(dao)鈍(dun)(dun)化(hua)，從活化(hua)態(tai)變為鈍(dun)(dun)化(hua)態(tai)。

三、鈍化膜

  研究表明，鈍化(hua)(hua)膜不(bu)僅很薄且無(wu)色透明并可自然形成，而且非常穩定，鈍化(hua)(hua)膜是連(lian)續的(de)、無(wu)孔的(de)、不(bu)易溶解、質較硬且附著力強并難以剝落的(de)一種(zhong)氧化(hua)(hua)物（氫氧化(hua)(hua)物），即使在使用中受(shou)到破壞還可很快(kuai)自行修復。

  研(yan)究表明，鉻鎳不銹鋼的鈍化(hua)(hua)膜呈雙層結構，外(wai)層為氫氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)或鹽酸(suan)的沉(chen)積層，內層為具(ju)有防護性的富鉻氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)膜。18-8（304）鉻鎳不銹鋼的鈍化(hua)(hua)膜一(yi)般為4M3O4 SiO2 H2O，M為Cr、Ni、Fe等元(yuan)素(su)。        

  鈍化(hua)(hua)膜的化(hua)(hua)學成分(fen)、結構(gou)和性質隨不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的化(hua)(hua)學成分(fen)、處(chu)理(li)方法（冷、熱加(jia)(jia)工，熱處(chu)理(li)，拋光，酸洗和表面加(jia)(jia)工等）的不(bu)同以及(ji)使(shi)用環境的差異也有所不(bu)同。

  研究還(huan)表(biao)明，隨(sui)鋼(gang)中(zhong)含鉻量的(de)增(zeng)加，鋼(gang)的(de)鈍化膜會從晶態膜變為(wei)非晶態膜（見表(biao)1.1）。由于非晶態膜缺(que)陷少(shao)，結構表(biao)面(mian)均(jun)勻，鉻元素(su)更(geng)易富集，所(suo)以較普通晶態膜具有更(geng)高的(de)強度和(he)耐蝕性。