一、鐵(tie)的生銹(xiu)

  眾(zhong)所周知，在(zai)自(zi)然(ran)界存在(zai)的金屬(shu)中(zhong)，除Au（金）、Pt（鉑）等貴金屬(shu)系以游(you)離金屬(shu)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)存在(zai)外，其他(ta)金屬(shu)，例(li)如鐵（Fe），在(zai)自(zi)然(ran)界則系以磁鐵礦(kuang)和褐鐵礦(kuang)礦(kuang)石的形式非常穩(wen)定地(di)存在(zai)。但是(shi)，人們通過冶金，把鐵礦(kuang)石變成鋼鐵②，就(jiu)是(shi)將鋼鐵從(cong)(cong)氧(yang)化鐵（礦(kuang)石）的穩(wen)定狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)變成了不穩(wen)定狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)。自(zi)然(ran)界的萬物都有從(cong)(cong)不穩(wen)定態(tai)(tai)“回(hui)歸”到穩(wen)定態(tai)(tai)的強烈傾向，這是(shi)自(zi)然(ran)規律(lv)。鋼鐵在(zai)大氣中(zhong)的生銹(xiu)就(jiu)是(shi)這種“回(hui)歸”現象的自(zi)然(ran)反映。

  生銹就(jiu)是(shi)鋼(gang)鐵(tie)與(yu)(yu)大(da)氣(qi)中的(de)(de)氧作用，在表面形成(cheng)了 沒有保護性的(de)(de)疏松且易剝落的(de)(de)富鐵(tie)氧化物或氫氧化物，也就(jiu)是(shi)鋼(gang)鐵(tie)又變(bian)回了“礦(kuang)石”。鐵(tie)的(de)(de)生銹，是(shi)鐵(tie)在大(da)氣(qi)中從金屬變(bian)成(cheng)的(de)(de)離子化過程，是(shi)一種典型(xing)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)現(xian)象。為了防止鋼(gang)鐵(tie)生銹（腐(fu)蝕(shi)），人(ren)們只有人(ren)為地(di)采(cai)取表面涂(tu)漆等(deng)措(cuo)施，以防止大(da)氣(qi)與(yu)(yu)鋼(gang)鐵(tie)相接觸。涂(tu)漆一旦(dan)受到破壞，鋼(gang)鐵(tie)還會繼(ji)續生銹。

二、不銹鋼(gang)為什么不生鐵(tie)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(biao)明，含鉻(ge)量≥12％后(hou)，鋼具有了不銹(xiu)性的原因是由于表(biao)面自動形成一種厚度(du)非(fei)(fei)常薄 的無色、透明且非(fei)(fei)常光滑的一層(ceng)富(fu)鉻(ge)的氧(yang)化物(wu)膜(mo)（示意圖見(jian)圖1.2），這層(ceng)膜(mo)的形成防止了鋼的生銹(xiu)。這層(ceng)膜(mo)稱為鈍(dun)化膜(mo)。這層(ceng)鈍(dun)化膜(mo)的形成實(shi)際(ji)上是鋼中鉻(ge)元(yuan)素(su)把自己易形成氧(yang)化物(wu)（鈍(dun)化膜(mo)）保護自己的特(te)性給予了鋼的結果。

  進(jin)一步(bu)研究還(huan)發(fa)現，在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)性(xing)酸介(jie)質(zhi)中，例如在(zai)(zai)硝酸中，隨鋼中含鉻(ge)量的(de)增加，鋼的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)速度(du)下降(jiang)，當含鉻(ge)量達到較(jiao)高含量時，此鋼便具有(you)了耐(nai)蝕(shi)性(xing)（見圖1.3）。在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)性(xing)介(jie)質(zhi)中，不銹鋼耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)原因也是由于表面鈍(dun)化(hua)膜的(de)形成(cheng)。同理，鋼在(zai)(zai)酸介(jie)質(zhi)中從不耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)到耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)，也稱之為從活化(hua)過渡(du)到鈍(dun)化(hua)，從活化(hua)態變(bian)為鈍(dun)化(hua)態。

三、鈍化膜

  研究表(biao)明(ming)，鈍(dun)化(hua)膜不僅很薄且(qie)無(wu)色透(tou)明(ming)并可(ke)(ke)自然形(xing)成，而且(qie)非常穩(wen)定，鈍(dun)化(hua)膜是連(lian)續的(de)、無(wu)孔的(de)、不易溶(rong)解、質較硬且(qie)附著力強并難以剝落的(de)一種氧化(hua)物（氫氧化(hua)物），即(ji)使(shi)(shi)在(zai)使(shi)(shi)用(yong)中受到破壞還可(ke)(ke)很快自行修復。

  研究表明，鉻鎳(nie)不銹鋼的鈍化(hua)膜(mo)呈(cheng)雙層(ceng)結構，外層(ceng)為(wei)氫氧化(hua)物或鹽酸(suan)的沉積層(ceng)，內(nei)層(ceng)為(wei)具(ju)有防護性的富鉻氧化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻鎳(nie)不銹鋼的鈍化(hua)膜(mo)一般為(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)Cr、Ni、Fe等元素。        

  鈍化(hua)膜的化(hua)學成分、結構和性質隨(sui)不(bu)銹鋼的化(hua)學成分、處理(li)方法(fa)（冷(leng)、熱(re)加工，熱(re)處理(li)，拋光，酸洗(xi)和表面加工等(deng)）的不(bu)同以及使用環境(jing)的差異也(ye)有(you)所不(bu)同。

  研(yan)究還表明(ming)，隨鋼中含鉻量的增加，鋼的鈍(dun)化膜(mo)(mo)(mo)會(hui)從晶態(tai)膜(mo)(mo)(mo)變(bian)為非晶態(tai)膜(mo)(mo)(mo)（見(jian)表1.1）。由于非晶態(tai)膜(mo)(mo)(mo)缺陷少，結(jie)構表面(mian)均勻，鉻元素更易富集，所以較普(pu)通晶態(tai)膜(mo)(mo)(mo)具(ju)有更高的強度和耐(nai)蝕性。