一、鐵的(de)生(sheng)銹(xiu)

  眾所周知(zhi)，在自(zi)然(ran)(ran)界(jie)存在的金(jin)屬(shu)中，除Au（金(jin)）、Pt（鉑）等貴金(jin)屬(shu)系以(yi)游(you)離金(jin)屬(shu)狀態(tai)(tai)(tai)存在外(wai)，其他金(jin)屬(shu)，例如鐵(tie)(tie)（Fe），在自(zi)然(ran)(ran)界(jie)則系以(yi)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)和褐鐵(tie)(tie)礦(kuang)礦(kuang)石(shi)的形式非常穩定(ding)地存在。但是(shi)，人們(men)通過冶(ye)金(jin)，把鐵(tie)(tie)礦(kuang)石(shi)變(bian)成(cheng)(cheng)鋼(gang)鐵(tie)(tie)②，就(jiu)是(shi)將鋼(gang)鐵(tie)(tie)從氧化鐵(tie)(tie)（礦(kuang)石(shi)）的穩定(ding)狀態(tai)(tai)(tai)變(bian)成(cheng)(cheng)了(le)不穩定(ding)狀態(tai)(tai)(tai)。自(zi)然(ran)(ran)界(jie)的萬物都有從不穩定(ding)態(tai)(tai)(tai)“回歸”到(dao)穩定(ding)態(tai)(tai)(tai)的強烈傾向(xiang)，這(zhe)是(shi)自(zi)然(ran)(ran)規律。鋼(gang)鐵(tie)(tie)在大氣中的生(sheng)銹就(jiu)是(shi)這(zhe)種“回歸”現象(xiang)的自(zi)然(ran)(ran)反映(ying)。

  生銹(xiu)就是鋼鐵與大氣中的氧作用，在表面形成(cheng)了(le) 沒有保護(hu)性的疏松且易剝落的富鐵氧化(hua)物或氫(qing)氧化(hua)物，也就是鋼鐵又變回了(le)“礦石(shi)”。鐵的生銹(xiu)，是鐵在大氣中從金屬變成(cheng)的離子化(hua)過(guo)程，是一(yi)種(zhong)典型的腐(fu)蝕(shi)現象。為了(le)防(fang)止鋼鐵生銹(xiu)（腐(fu)蝕(shi)），人(ren)們只有人(ren)為地采(cai)取(qu)表面涂漆等措施，以防(fang)止大氣與鋼鐵相(xiang)接觸。涂漆一(yi)旦受到破壞，鋼鐵還會繼續生銹(xiu)。

二、不銹鋼為(wei)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(ge)量≥12％后，鋼具有(you)了不銹性的(de)(de)原因是由于表面(mian)自動形(xing)成一種厚度非常薄(bo) 的(de)(de)無(wu)色(se)、透明且非常光滑的(de)(de)一層富鉻(ge)的(de)(de)氧化物膜(mo)（示意圖見(jian)圖1.2），這層膜(mo)的(de)(de)形(xing)成防止了鋼的(de)(de)生銹。這層膜(mo)稱為鈍(dun)化膜(mo)。這層鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)形(xing)成實(shi)際上是鋼中鉻(ge)元素把自己易形(xing)成氧化物（鈍(dun)化膜(mo)）保護自己的(de)(de)特性給予了鋼的(de)(de)結果。

  進一步研究還發現，在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)性酸(suan)介(jie)質中，例如(ru)在(zai)硝酸(suan)中，隨鋼(gang)中含(han)鉻量的(de)增加(jia)，鋼(gang)的(de)腐蝕(shi)速(su)度下降，當含(han)鉻量達到較高含(han)量時，此鋼(gang)便具有了耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性（見圖1.3）。在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)性介(jie)質中，不銹鋼(gang)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)的(de)原(yuan)因也(ye)是(shi)由于表面鈍化(hua)(hua)膜(mo)的(de)形成(cheng)。同理(li)，鋼(gang)在(zai)酸(suan)介(jie)質中從不耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)到耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)，也(ye)稱之(zhi)為從活化(hua)(hua)過渡到鈍化(hua)(hua)，從活化(hua)(hua)態(tai)變(bian)為鈍化(hua)(hua)態(tai)。

三(san)、鈍化膜

  研究表明，鈍化(hua)膜不(bu)僅很薄且無(wu)色(se)透(tou)明并可自(zi)然形成，而且非常穩定，鈍化(hua)膜是連續(xu)的、無(wu)孔(kong)的、不(bu)易溶解、質較硬(ying)且附著力強并難以剝落的一種氧(yang)化(hua)物（氫氧(yang)化(hua)物），即使(shi)(shi)在使(shi)(shi)用中受到(dao)破壞還可很快自(zi)行修(xiu)復。

  研究表明，鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)的鈍化(hua)膜(mo)呈雙層結構，外(wai)層為氫氧化(hua)物或(huo)鹽酸的沉(chen)積層，內(nei)層為具有(you)防護性的富鉻(ge)氧化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)的鈍化(hua)膜(mo)一般(ban)為4M3O4 SiO2 H2O，M為Cr、Ni、Fe等元素(su)。        

  鈍(dun)化(hua)膜的化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)、結構和(he)性質隨不銹鋼的化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)、處(chu)理方法（冷、熱加(jia)工(gong)，熱處(chu)理，拋光(guang)，酸洗(xi)和(he)表面加(jia)工(gong)等）的不同以(yi)及使用環境的差異也(ye)有所不同。

  研究還表明，隨鋼中含鉻量(liang)的增(zeng)加，鋼的鈍化(hua)膜(mo)會從晶態(tai)膜(mo)變(bian)為非晶態(tai)膜(mo)（見表1.1）。由于非晶態(tai)膜(mo)缺(que)陷少，結構表面均勻，鉻元素(su)更易(yi)富(fu)集，所以較普通晶態(tai)膜(mo)具有更高的強度和耐(nai)蝕性。