一、鐵的生銹

  眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)，在自(zi)然界存在的金屬中，除Au（金）、Pt（鉑）等貴金屬系以(yi)游(you)離(li)金屬狀態(tai)存在外，其他(ta)金屬，例(li)如鐵(tie)(tie)（Fe），在自(zi)然界則系以(yi)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦和褐鐵(tie)(tie)礦礦石(shi)的形(xing)式(shi)非(fei)常穩定(ding)地(di)存在。但是(shi)，人們通(tong)過冶金，把(ba)鐵(tie)(tie)礦石(shi)變成鋼(gang)鐵(tie)(tie)②，就是(shi)將鋼(gang)鐵(tie)(tie)從(cong)(cong)氧化鐵(tie)(tie)（礦石(shi)）的穩定(ding)狀態(tai)變成了(le)不穩定(ding)狀態(tai)。自(zi)然界的萬物都有從(cong)(cong)不穩定(ding)態(tai)“回歸(gui)”到穩定(ding)態(tai)的強烈(lie)傾向，這是(shi)自(zi)然規(gui)律(lv)。鋼(gang)鐵(tie)(tie)在大氣(qi)中的生銹就是(shi)這種“回歸(gui)”現象的自(zi)然反映(ying)。

  生銹就(jiu)是鋼(gang)鐵(tie)與(yu)大(da)(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)的氧(yang)(yang)作用，在(zai)表(biao)(biao)面形成了(le) 沒有保(bao)護性的疏松且易剝落的富鐵(tie)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物或氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物，也就(jiu)是鋼(gang)鐵(tie)又變回了(le)“礦石”。鐵(tie)的生銹，是鐵(tie)在(zai)大(da)(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)從金屬變成的離子化(hua)(hua)過程(cheng)，是一(yi)種典型的腐(fu)蝕現象。為(wei)(wei)了(le)防止鋼(gang)鐵(tie)生銹（腐(fu)蝕），人們只有人為(wei)(wei)地采取表(biao)(biao)面涂漆等措(cuo)施，以防止大(da)(da)氣(qi)與(yu)鋼(gang)鐵(tie)相接觸。涂漆一(yi)旦受到破壞，鋼(gang)鐵(tie)還會(hui)繼續(xu)生銹。

二、不銹鋼為什么不生鐵銹和耐腐蝕(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(yan)究表明，含鉻量≥12％后，鋼(gang)具有了不銹(xiu)性的(de)(de)原因(yin)是由于(yu)表面(mian)自(zi)動形(xing)成(cheng)(cheng)一種厚度非(fei)常薄 的(de)(de)無色、透明且(qie)非(fei)常光滑的(de)(de)一層富鉻的(de)(de)氧化物膜（示意圖(tu)(tu)見圖(tu)(tu)1.2），這(zhe)層膜的(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)防止了鋼(gang)的(de)(de)生銹(xiu)。這(zhe)層膜稱為鈍(dun)(dun)化膜。這(zhe)層鈍(dun)(dun)化膜的(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)實際上是鋼(gang)中鉻元(yuan)素把自(zi)己易形(xing)成(cheng)(cheng)氧化物（鈍(dun)(dun)化膜）保(bao)護自(zi)己的(de)(de)特性給予了鋼(gang)的(de)(de)結果。

  進(jin)一步研究還發現，在氧化(hua)(hua)性(xing)酸(suan)(suan)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)，例如在硝酸(suan)(suan)中(zhong)，隨鋼(gang)中(zhong)含鉻量(liang)的(de)增加，鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速度下降，當含鉻量(liang)達到較(jiao)高含量(liang)時，此鋼(gang)便具有了耐(nai)蝕(shi)性(xing)（見圖(tu)1.3）。在氧化(hua)(hua)性(xing)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)，不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)原因(yin)也是由于表面鈍化(hua)(hua)膜的(de)形成(cheng)。同理，鋼(gang)在酸(suan)(suan)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)從不(bu)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)到耐(nai)腐(fu)蝕(shi)，也稱之為從活(huo)化(hua)(hua)過(guo)渡到鈍化(hua)(hua)，從活(huo)化(hua)(hua)態變為鈍化(hua)(hua)態。

三、鈍化膜

  研究表明，鈍化(hua)膜(mo)不僅(jin)很(hen)薄且(qie)(qie)無色透明并可自然(ran)形成，而(er)且(qie)(qie)非常穩定，鈍化(hua)膜(mo)是(shi)連續的(de)、無孔的(de)、不易溶解、質較硬且(qie)(qie)附著力強并難以剝落的(de)一種氧化(hua)物(wu)（氫氧化(hua)物(wu)），即使在使用中受到破壞還可很(hen)快自行修復。

  研究表(biao)明，鉻(ge)鎳(nie)不(bu)銹鋼的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)呈雙層結構，外層為(wei)氫氧化(hua)物(wu)或(huo)鹽酸的(de)(de)沉(chen)積層，內層為(wei)具有防護性的(de)(de)富(fu)鉻(ge)氧化(hua)物(wu)膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳(nie)不(bu)銹鋼的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)一(yi)般為(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)Cr、Ni、Fe等元素。        

  鈍(dun)化膜的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)、結(jie)構(gou)和性(xing)質隨不銹(xiu)鋼的(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)、處理(li)方(fang)法（冷、熱(re)加工，熱(re)處理(li)，拋光(guang)，酸(suan)洗和表面加工等）的(de)不同以及(ji)使用環境的(de)差異也有所不同。

  研究(jiu)還表(biao)(biao)明，隨鋼中含(han)鉻量的增加(jia)，鋼的鈍化(hua)膜(mo)會從晶態膜(mo)變為非(fei)晶態膜(mo)（見(jian)表(biao)(biao)1.1）。由于非(fei)晶態膜(mo)缺陷少，結(jie)構表(biao)(biao)面均勻，鉻元素更易富集，所以較普通晶態膜(mo)具有(you)更高的強度(du)和耐(nai)蝕性。