一、鐵的(de)生銹

  眾所周知，在(zai)自(zi)(zi)然(ran)(ran)界存在(zai)的(de)金(jin)屬(shu)中，除Au（金(jin)）、Pt（鉑）等(deng)貴(gui)金(jin)屬(shu)系以游(you)離金(jin)屬(shu)狀態(tai)存在(zai)外，其他金(jin)屬(shu)，例如鐵（Fe），在(zai)自(zi)(zi)然(ran)(ran)界則(ze)系以磁鐵礦(kuang)(kuang)和褐(he)鐵礦(kuang)(kuang)礦(kuang)(kuang)石的(de)形(xing)式非常(chang)穩定(ding)地存在(zai)。但是，人們通過冶金(jin)，把鐵礦(kuang)(kuang)石變成鋼鐵②，就是將(jiang)鋼鐵從氧化鐵（礦(kuang)(kuang)石）的(de)穩定(ding)狀態(tai)變成了不穩定(ding)狀態(tai)。自(zi)(zi)然(ran)(ran)界的(de)萬物都有從不穩定(ding)態(tai)“回歸”到穩定(ding)態(tai)的(de)強烈傾向，這是自(zi)(zi)然(ran)(ran)規律。鋼鐵在(zai)大(da)氣中的(de)生銹就是這種“回歸”現(xian)象(xiang)的(de)自(zi)(zi)然(ran)(ran)反映。

  生銹(xiu)就是(shi)鋼(gang)鐵與大(da)氣(qi)中的(de)(de)(de)氧作用，在表面形成了 沒有(you)保護性(xing)的(de)(de)(de)疏(shu)松且易剝落的(de)(de)(de)富鐵氧化(hua)物或氫氧化(hua)物，也就是(shi)鋼(gang)鐵又(you)變回了“礦石(shi)”。鐵的(de)(de)(de)生銹(xiu)，是(shi)鐵在大(da)氣(qi)中從金屬變成的(de)(de)(de)離子化(hua)過程，是(shi)一種典型的(de)(de)(de)腐蝕現(xian)象。為了防(fang)(fang)止鋼(gang)鐵生銹(xiu)（腐蝕），人(ren)們(men)只有(you)人(ren)為地采取表面涂漆等措施，以防(fang)(fang)止大(da)氣(qi)與鋼(gang)鐵相接觸。涂漆一旦(dan)受到破壞(huai)，鋼(gang)鐵還會繼續生銹(xiu)。

二(er)、不銹(xiu)鋼為什么不生鐵銹(xiu)和耐腐蝕(shi)

  早期不銹鋼(gang)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，含鉻(ge)量≥12％后，鋼(gang)(gang)具有了(le)不(bu)銹性的(de)(de)(de)原因是由于(yu)表(biao)面(mian)自動形(xing)(xing)(xing)成(cheng)一種厚(hou)度非常(chang)薄 的(de)(de)(de)無色、透明且非常(chang)光滑的(de)(de)(de)一層富鉻(ge)的(de)(de)(de)氧化物膜(mo)(mo)（示(shi)意(yi)圖見(jian)圖1.2），這層膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)防止(zhi)了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)生(sheng)銹。這層膜(mo)(mo)稱為鈍(dun)化膜(mo)(mo)。這層鈍(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)實際上是鋼(gang)(gang)中(zhong)鉻(ge)元素把自己易形(xing)(xing)(xing)成(cheng)氧化物（鈍(dun)化膜(mo)(mo)）保護自己的(de)(de)(de)特性給予了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)結果(guo)。

  進一步研究還(huan)發(fa)現(xian)，在氧化(hua)(hua)性酸介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)，例(li)如在硝(xiao)酸中(zhong)(zhong)，隨鋼中(zhong)(zhong)含(han)鉻量(liang)的(de)增加，鋼的(de)腐蝕(shi)速度下(xia)降，當含(han)鉻量(liang)達到(dao)(dao)較(jiao)高含(han)量(liang)時，此鋼便具有了耐(nai)蝕(shi)性（見(jian)圖(tu)1.3）。在氧化(hua)(hua)性介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)，不銹(xiu)鋼耐(nai)腐蝕(shi)的(de)原(yuan)因也是由于表(biao)面鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)形成(cheng)。同理，鋼在酸介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)從(cong)不耐(nai)腐蝕(shi)到(dao)(dao)耐(nai)腐蝕(shi)，也稱之為(wei)(wei)從(cong)活(huo)化(hua)(hua)過渡到(dao)(dao)鈍(dun)化(hua)(hua)，從(cong)活(huo)化(hua)(hua)態(tai)變為(wei)(wei)鈍(dun)化(hua)(hua)態(tai)。

三、鈍化膜

  研究表明，鈍化(hua)膜不僅很薄且無色透明并可(ke)自然形成，而且非常穩定(ding)，鈍化(hua)膜是連續的(de)、無孔(kong)的(de)、不易(yi)溶(rong)解、質(zhi)較硬且附著力(li)強并難以剝落的(de)一種氧(yang)化(hua)物（氫氧(yang)化(hua)物），即(ji)使在(zai)使用中受到破壞還可(ke)很快自行修復(fu)。

  研(yan)究表明，鉻(ge)鎳(nie)不(bu)銹鋼的鈍(dun)化(hua)(hua)膜呈雙層結構，外層為(wei)(wei)氫氧(yang)化(hua)(hua)物或(huo)鹽酸(suan)的沉積層，內層為(wei)(wei)具有(you)防護性的富鉻(ge)氧(yang)化(hua)(hua)物膜。18-8（304）鉻(ge)鎳(nie)不(bu)銹鋼的鈍(dun)化(hua)(hua)膜一般為(wei)(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)(wei)Cr、Ni、Fe等元素(su)。        

  鈍化(hua)膜(mo)的化(hua)學成分、結構和性質隨不(bu)銹鋼的化(hua)學成分、處(chu)(chu)理方法（冷、熱加工，熱處(chu)(chu)理，拋光，酸洗和表(biao)面加工等）的不(bu)同(tong)以及使用環境的差異也有(you)所不(bu)同(tong)。

  研(yan)究還表(biao)明，隨鋼(gang)中含鉻(ge)量(liang)的(de)增加，鋼(gang)的(de)鈍化膜(mo)會從(cong)晶態膜(mo)變為非晶態膜(mo)（見表(biao)1.1）。由(you)于(yu)非晶態膜(mo)缺(que)陷少，結構表(biao)面均(jun)勻，鉻(ge)元素更易富集，所(suo)以較普(pu)通晶態膜(mo)具有更高的(de)強度(du)和耐(nai)蝕性(xing)。