一(yi)、鐵的生(sheng)銹

  眾所周(zhou)知(zhi)，在(zai)(zai)(zai)自(zi)(zi)然(ran)(ran)界存(cun)在(zai)(zai)(zai)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)中，除Au（金(jin)(jin)）、Pt（鉑）等貴金(jin)(jin)屬(shu)系以游離(li)金(jin)(jin)屬(shu)狀(zhuang)態存(cun)在(zai)(zai)(zai)外，其(qi)他(ta)金(jin)(jin)屬(shu)，例如鐵(tie)（Fe），在(zai)(zai)(zai)自(zi)(zi)然(ran)(ran)界則系以磁鐵(tie)礦(kuang)和褐鐵(tie)礦(kuang)礦(kuang)石(shi)的(de)形式非常(chang)穩(wen)定地存(cun)在(zai)(zai)(zai)。但是，人們通過(guo)冶金(jin)(jin)，把鐵(tie)礦(kuang)石(shi)變成鋼(gang)鐵(tie)②，就是將鋼(gang)鐵(tie)從氧化鐵(tie)（礦(kuang)石(shi)）的(de)穩(wen)定狀(zhuang)態變成了(le)不穩(wen)定狀(zhuang)態。自(zi)(zi)然(ran)(ran)界的(de)萬物都有(you)從不穩(wen)定態“回歸(gui)”到穩(wen)定態的(de)強(qiang)烈傾向，這是自(zi)(zi)然(ran)(ran)規律。鋼(gang)鐵(tie)在(zai)(zai)(zai)大氣中的(de)生銹就是這種(zhong)“回歸(gui)”現(xian)象的(de)自(zi)(zi)然(ran)(ran)反映。

  生銹(xiu)(xiu)就是(shi)(shi)(shi)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)與大(da)氣(qi)中的(de)氧(yang)(yang)作(zuo)用(yong)，在(zai)表面(mian)形成了(le) 沒有(you)保護(hu)性的(de)疏松(song)且易剝落的(de)富鐵(tie)(tie)(tie)氧(yang)(yang)化物(wu)或氫氧(yang)(yang)化物(wu)，也就是(shi)(shi)(shi)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)又變回了(le)“礦石”。鐵(tie)(tie)(tie)的(de)生銹(xiu)(xiu)，是(shi)(shi)(shi)鐵(tie)(tie)(tie)在(zai)大(da)氣(qi)中從金屬變成的(de)離子(zi)化過程，是(shi)(shi)(shi)一(yi)種典型的(de)腐(fu)蝕(shi)現象。為了(le)防(fang)止鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)生銹(xiu)(xiu)（腐(fu)蝕(shi)），人們只有(you)人為地采取表面(mian)涂漆等措施，以防(fang)止大(da)氣(qi)與鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)相接觸。涂漆一(yi)旦受到破壞，鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)還會(hui)繼續生銹(xiu)(xiu)。

二(er)、不銹鋼為什么不生鐵銹和耐腐蝕

  早期不銹(xiu)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。

  研究表明，含鉻量≥12％后，鋼(gang)(gang)具有了(le)不銹性(xing)的(de)(de)原因(yin)是由(you)于表面自動(dong)形成(cheng)一(yi)種厚度(du)非(fei)常(chang)薄 的(de)(de)無色、透明且非(fei)常(chang)光(guang)滑的(de)(de)一(yi)層(ceng)富鉻的(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)膜(mo)（示意圖見圖1.2），這層(ceng)膜(mo)的(de)(de)形成(cheng)防止(zhi)了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)生銹。這層(ceng)膜(mo)稱為鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)。這層(ceng)鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)形成(cheng)實際上是鋼(gang)(gang)中鉻元素(su)把自己易(yi)形成(cheng)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)（鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)）保護(hu)自己的(de)(de)特性(xing)給予(yu)了(le)鋼(gang)(gang)的(de)(de)結果。

  進一步研究還發現，在氧化(hua)性酸介(jie)(jie)質中(zhong)，例如在硝酸中(zhong)，隨鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)含(han)鉻量(liang)的(de)(de)增加(jia)，鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)度下降，當含(han)鉻量(liang)達到較高含(han)量(liang)時(shi)，此鋼(gang)(gang)(gang)便具有了耐蝕(shi)(shi)性（見圖1.3）。在氧化(hua)性介(jie)(jie)質中(zhong)，不銹鋼(gang)(gang)(gang)耐腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)原因也是由于表面(mian)鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)形成。同理，鋼(gang)(gang)(gang)在酸介(jie)(jie)質中(zhong)從(cong)不耐腐蝕(shi)(shi)到耐腐蝕(shi)(shi)，也稱之為(wei)(wei)從(cong)活化(hua)過渡到鈍(dun)化(hua)，從(cong)活化(hua)態(tai)變為(wei)(wei)鈍(dun)化(hua)態(tai)。

三(san)、鈍(dun)化膜

  研(yan)究表明(ming)(ming)，鈍化膜不(bu)僅很薄(bo)且(qie)無色透(tou)明(ming)(ming)并可自(zi)然形成，而且(qie)非常穩定，鈍化膜是連續的(de)、無孔的(de)、不(bu)易溶(rong)解、質較(jiao)硬且(qie)附著力(li)強并難以剝落(luo)的(de)一種氧化物(wu)(wu)（氫(qing)氧化物(wu)(wu)），即使(shi)在使(shi)用(yong)中受到破壞還(huan)可很快自(zi)行修復。

  研究(jiu)表明，鉻鎳不銹鋼的鈍化(hua)膜呈雙層結構，外層為氫氧化(hua)物或(huo)鹽酸的沉積層，內層為具有防護(hu)性的富(fu)鉻氧化(hua)物膜。18-8（304）鉻鎳不銹鋼的鈍化(hua)膜一般為4M3O4 SiO2 H2O，M為Cr、Ni、Fe等元素。        

  鈍化(hua)膜的(de)(de)化(hua)學(xue)成分(fen)、結構和性質隨(sui)不銹鋼的(de)(de)化(hua)學(xue)成分(fen)、處理(li)方法（冷、熱(re)(re)加工(gong)，熱(re)(re)處理(li)，拋光，酸洗和表面(mian)加工(gong)等）的(de)(de)不同以及使(shi)用環境的(de)(de)差異也有所不同。

  研究還表明，隨鋼中含鉻量(liang)的增加，鋼的鈍(dun)化膜會從(cong)晶(jing)態(tai)膜變(bian)為非(fei)晶(jing)態(tai)膜（見(jian)表1.1）。由(you)于非(fei)晶(jing)態(tai)膜缺陷少，結(jie)構表面均勻，鉻元素更易富集(ji)，所(suo)以較普通(tong)晶(jing)態(tai)膜具有(you)更高的強度和耐蝕性。