一、鐵(tie)的生銹

  眾(zhong)所周(zhou)知，在(zai)自(zi)(zi)(zi)然(ran)界存在(zai)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中，除(chu)Au（金(jin)(jin)）、Pt（鉑）等貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)系(xi)以(yi)游離(li)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)狀態存在(zai)外，其(qi)他金(jin)(jin)屬(shu)(shu)，例如鐵(tie)（Fe），在(zai)自(zi)(zi)(zi)然(ran)界則系(xi)以(yi)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)和(he)褐鐵(tie)礦(kuang)礦(kuang)石的(de)(de)(de)形(xing)式非常穩定地存在(zai)。但是(shi)(shi)，人們通過冶(ye)金(jin)(jin)，把鐵(tie)礦(kuang)石變成(cheng)鋼(gang)鐵(tie)②，就是(shi)(shi)將鋼(gang)鐵(tie)從氧化鐵(tie)（礦(kuang)石）的(de)(de)(de)穩定狀態變成(cheng)了不(bu)(bu)穩定狀態。自(zi)(zi)(zi)然(ran)界的(de)(de)(de)萬物都有從不(bu)(bu)穩定態“回(hui)歸”到穩定態的(de)(de)(de)強烈(lie)傾向(xiang)，這(zhe)是(shi)(shi)自(zi)(zi)(zi)然(ran)規律(lv)。鋼(gang)鐵(tie)在(zai)大氣中的(de)(de)(de)生銹就是(shi)(shi)這(zhe)種“回(hui)歸”現象的(de)(de)(de)自(zi)(zi)(zi)然(ran)反映。

  生(sheng)(sheng)銹(xiu)就(jiu)是(shi)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)與(yu)大氣(qi)中(zhong)的氧(yang)作(zuo)用，在(zai)表(biao)面形成了(le) 沒有(you)保護性(xing)的疏(shu)松且易(yi)剝落的富鐵(tie)(tie)(tie)氧(yang)化物或氫氧(yang)化物，也就(jiu)是(shi)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)又變(bian)回(hui)了(le)“礦石”。鐵(tie)(tie)(tie)的生(sheng)(sheng)銹(xiu)，是(shi)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)大氣(qi)中(zhong)從金屬變(bian)成的離子化過程，是(shi)一種(zhong)典型的腐(fu)蝕(shi)現象(xiang)。為(wei)了(le)防止鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)生(sheng)(sheng)銹(xiu)（腐(fu)蝕(shi)），人們只(zhi)有(you)人為(wei)地采取表(biao)面涂(tu)漆等措施，以防止大氣(qi)與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)相接(jie)觸。涂(tu)漆一旦受到破壞，鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)還(huan)會繼續生(sheng)(sheng)銹(xiu)。

二、不(bu)銹(xiu)鋼為什么不(bu)生鐵(tie)銹(xiu)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。

  研究表(biao)明(ming)(ming)，含鉻(ge)(ge)量≥12％后，鋼(gang)具有了不銹(xiu)(xiu)性(xing)的(de)原因是(shi)由(you)于(yu)表(biao)面自動形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)一種(zhong)厚(hou)度非(fei)常薄(bo) 的(de)無色、透(tou)明(ming)(ming)且非(fei)常光滑的(de)一層富鉻(ge)(ge)的(de)氧化物膜(mo)(mo)（示意圖見圖1.2），這(zhe)層膜(mo)(mo)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)防止了鋼(gang)的(de)生(sheng)銹(xiu)(xiu)。這(zhe)層膜(mo)(mo)稱(cheng)為鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)。這(zhe)層鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)實際(ji)上是(shi)鋼(gang)中鉻(ge)(ge)元(yuan)素把自己(ji)易(yi)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)氧化物（鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)）保護自己(ji)的(de)特(te)性(xing)給(gei)予(yu)了鋼(gang)的(de)結果。

  進一步(bu)研究還發(fa)現，在(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)酸介質中(zhong)(zhong)，例如在(zai)硝酸中(zhong)(zhong)，隨鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)鉻量的(de)增加(jia)，鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)度下(xia)降，當含(han)鉻量達到(dao)較(jiao)高含(han)量時(shi)，此(ci)鋼(gang)便(bian)具有了(le)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)（見圖1.3）。在(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)介質中(zhong)(zhong)，不銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)原(yuan)因也是由于(yu)表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)形成。同(tong)理，鋼(gang)在(zai)酸介質中(zhong)(zhong)從(cong)不耐(nai)腐(fu)蝕(shi)到(dao)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)，也稱之為從(cong)活化(hua)(hua)過渡到(dao)鈍(dun)化(hua)(hua)，從(cong)活化(hua)(hua)態變為鈍(dun)化(hua)(hua)態。

三、鈍化膜

  研究表明(ming)，鈍化膜不僅很薄且(qie)無(wu)色透明(ming)并(bing)可(ke)自(zi)然形(xing)成，而且(qie)非常穩定，鈍化膜是連續的、無(wu)孔的、不易溶解(jie)、質(zhi)較硬且(qie)附著力強并(bing)難以剝落的一(yi)種(zhong)氧化物（氫氧化物），即使在使用中受到破壞還可(ke)很快自(zi)行修復(fu)。

  研究表(biao)明，鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼的鈍化(hua)膜(mo)呈雙層結構，外(wai)層為(wei)氫(qing)氧(yang)化(hua)物或鹽酸的沉積層，內層為(wei)具有防護性的富鉻(ge)氧(yang)化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼的鈍化(hua)膜(mo)一般(ban)為(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)Cr、Ni、Fe等元(yuan)素。        

  鈍化膜的(de)化學(xue)成分、結構(gou)和性質隨不(bu)銹鋼(gang)的(de)化學(xue)成分、處理(li)方法（冷、熱加(jia)工(gong)，熱處理(li)，拋光，酸洗和表面加(jia)工(gong)等）的(de)不(bu)同(tong)(tong)以及使用環境的(de)差異也有所不(bu)同(tong)(tong)。

  研究還表(biao)明，隨鋼(gang)中含(han)鉻量的增加，鋼(gang)的鈍化(hua)膜會從晶態膜變為(wei)非晶態膜（見表(biao)1.1）。由于(yu)非晶態膜缺陷少，結構表(biao)面(mian)均勻，鉻元素(su)更(geng)(geng)易富集，所以較普(pu)通晶態膜具有(you)更(geng)(geng)高的強度和耐蝕(shi)性(xing)。