一、鐵的(de)生銹

  眾所周知，在(zai)自(zi)然界(jie)(jie)存在(zai)的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)中，除Au（金(jin)(jin)）、Pt（鉑(bo)）等貴金(jin)(jin)屬(shu)系以游(you)離金(jin)(jin)屬(shu)狀態(tai)存在(zai)外，其他金(jin)(jin)屬(shu)，例如鐵(tie)(tie)（Fe），在(zai)自(zi)然界(jie)(jie)則(ze)系以磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)和(he)褐鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)的(de)(de)(de)形式非(fei)常穩(wen)(wen)(wen)定地存在(zai)。但是(shi)，人們通過(guo)冶金(jin)(jin)，把(ba)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)變成鋼(gang)鐵(tie)(tie)②，就(jiu)是(shi)將鋼(gang)鐵(tie)(tie)從(cong)氧化(hua)鐵(tie)(tie)（礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)）的(de)(de)(de)穩(wen)(wen)(wen)定狀態(tai)變成了不穩(wen)(wen)(wen)定狀態(tai)。自(zi)然界(jie)(jie)的(de)(de)(de)萬物都有從(cong)不穩(wen)(wen)(wen)定態(tai)“回歸(gui)”到(dao)穩(wen)(wen)(wen)定態(tai)的(de)(de)(de)強烈(lie)傾向，這(zhe)是(shi)自(zi)然規律。鋼(gang)鐵(tie)(tie)在(zai)大(da)氣中的(de)(de)(de)生銹就(jiu)是(shi)這(zhe)種“回歸(gui)”現象的(de)(de)(de)自(zi)然反映。

  生(sheng)銹就(jiu)是(shi)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)與大(da)氣中的(de)氧作用，在(zai)表(biao)面形成(cheng)了 沒有保護性的(de)疏松(song)且(qie)易剝落(luo)的(de)富鐵(tie)(tie)氧化物(wu)或氫(qing)氧化物(wu)，也就(jiu)是(shi)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)又變回了“礦石(shi)”。鐵(tie)(tie)的(de)生(sheng)銹，是(shi)鐵(tie)(tie)在(zai)大(da)氣中從金屬變成(cheng)的(de)離子化過(guo)程，是(shi)一(yi)種典(dian)型的(de)腐(fu)蝕現(xian)象。為了防(fang)止(zhi)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)生(sheng)銹（腐(fu)蝕），人(ren)們只有人(ren)為地采取表(biao)面涂漆(qi)等措施(shi)，以防(fang)止(zhi)大(da)氣與鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)相接觸。涂漆(qi)一(yi)旦(dan)受到破(po)壞(huai)，鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)還會(hui)繼續生(sheng)銹。

二(er)、不銹(xiu)鋼為(wei)什么(me)不生鐵銹(xiu)和耐腐蝕(shi)

  早期不(bu)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。

  研究表明，含鉻量≥12％后，鋼(gang)具有(you)了(le)不銹性(xing)的(de)原因是(shi)由(you)于表面自(zi)動形成一種厚度非(fei)常薄 的(de)無色(se)、透(tou)明且非(fei)常光滑的(de)一層富鉻的(de)氧(yang)化物膜(mo)(mo)（示(shi)意圖見圖1.2），這(zhe)層膜(mo)(mo)的(de)形成防止了(le)鋼(gang)的(de)生銹。這(zhe)層膜(mo)(mo)稱為鈍化膜(mo)(mo)。這(zhe)層鈍化膜(mo)(mo)的(de)形成實際上是(shi)鋼(gang)中(zhong)鉻元素把自(zi)己易形成氧(yang)化物（鈍化膜(mo)(mo)）保護自(zi)己的(de)特性(xing)給予了(le)鋼(gang)的(de)結(jie)果。

  進一步研究還發現，在(zai)氧化(hua)性酸介(jie)質(zhi)中(zhong)，例如在(zai)硝(xiao)酸中(zhong)，隨(sui)鋼(gang)(gang)中(zhong)含鉻量(liang)(liang)的增(zeng)加，鋼(gang)(gang)的腐(fu)蝕(shi)速度下(xia)降，當含鉻量(liang)(liang)達到較高含量(liang)(liang)時，此鋼(gang)(gang)便具(ju)有了(le)耐蝕(shi)性（見圖1.3）。在(zai)氧化(hua)性介(jie)質(zhi)中(zhong)，不銹鋼(gang)(gang)耐腐(fu)蝕(shi)的原(yuan)因也是由于表面鈍(dun)化(hua)膜(mo)的形成。同理，鋼(gang)(gang)在(zai)酸介(jie)質(zhi)中(zhong)從(cong)不耐腐(fu)蝕(shi)到耐腐(fu)蝕(shi)，也稱之為(wei)從(cong)活(huo)化(hua)過渡到鈍(dun)化(hua)，從(cong)活(huo)化(hua)態(tai)變為(wei)鈍(dun)化(hua)態(tai)。

三(san)、鈍化膜

  研究表明(ming)，鈍化膜不(bu)僅很薄(bo)且無(wu)色透明(ming)并(bing)可(ke)自然形(xing)成(cheng)，而且非常穩定，鈍化膜是連續的(de)(de)、無(wu)孔(kong)的(de)(de)、不(bu)易溶(rong)解、質(zhi)較硬且附著(zhu)力強(qiang)并(bing)難以剝落(luo)的(de)(de)一(yi)種氧化物（氫氧化物），即使在使用(yong)中(zhong)受到(dao)破壞(huai)還可(ke)很快(kuai)自行修復。

  研(yan)究表明，鉻鎳不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)呈雙層(ceng)結構(gou)，外層(ceng)為氫(qing)氧化(hua)物或鹽酸(suan)的(de)(de)(de)沉積層(ceng)，內(nei)層(ceng)為具(ju)有防護性的(de)(de)(de)富(fu)鉻氧化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻鎳不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)一(yi)般(ban)為4M3O4 SiO2 H2O，M為Cr、Ni、Fe等元素。        

  鈍化膜(mo)的化學(xue)成(cheng)(cheng)分、結(jie)構和性(xing)質隨(sui)不銹鋼的化學(xue)成(cheng)(cheng)分、處理方(fang)法（冷、熱(re)加工，熱(re)處理，拋光(guang)，酸洗和表面加工等）的不同以及使(shi)用環境的差異也有所不同。

  研(yan)究還表明，隨鋼中(zhong)含(han)鉻量的增加(jia)，鋼的鈍化膜(mo)(mo)會從晶(jing)態(tai)(tai)膜(mo)(mo)變為非晶(jing)態(tai)(tai)膜(mo)(mo)（見表1.1）。由于非晶(jing)態(tai)(tai)膜(mo)(mo)缺陷(xian)少(shao)，結構表面均(jun)勻，鉻元素更易(yi)富集，所(suo)以較普通晶(jing)態(tai)(tai)膜(mo)(mo)具有(you)更高(gao)的強度和耐蝕性。