一、鐵的生銹

  眾(zhong)所周知(zhi)，在(zai)自然(ran)界存在(zai)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)中，除Au（金(jin)）、Pt（鉑）等貴金(jin)屬(shu)(shu)(shu)系以(yi)游離金(jin)屬(shu)(shu)(shu)狀態(tai)(tai)存在(zai)外，其他金(jin)屬(shu)(shu)(shu)，例如鐵(tie)(tie)(tie)(tie)（Fe），在(zai)自然(ran)界則系以(yi)磁鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)和褐(he)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)礦(kuang)(kuang)石的(de)(de)(de)(de)形(xing)式非常穩(wen)(wen)定地存在(zai)。但是(shi)(shi)，人們通(tong)過(guo)冶(ye)金(jin)，把(ba)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)石變(bian)成(cheng)(cheng)鋼鐵(tie)(tie)(tie)(tie)②，就是(shi)(shi)將(jiang)鋼鐵(tie)(tie)(tie)(tie)從氧化鐵(tie)(tie)(tie)(tie)（礦(kuang)(kuang)石）的(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定狀態(tai)(tai)變(bian)成(cheng)(cheng)了不(bu)穩(wen)(wen)定狀態(tai)(tai)。自然(ran)界的(de)(de)(de)(de)萬物都(dou)有從不(bu)穩(wen)(wen)定態(tai)(tai)“回歸”到穩(wen)(wen)定態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)強烈傾向，這是(shi)(shi)自然(ran)規律。鋼鐵(tie)(tie)(tie)(tie)在(zai)大氣中的(de)(de)(de)(de)生銹就是(shi)(shi)這種“回歸”現象的(de)(de)(de)(de)自然(ran)反(fan)映。

  生銹(xiu)(xiu)就是鋼(gang)鐵(tie)與(yu)(yu)大(da)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)作用，在表面(mian)形成了(le) 沒有保護(hu)性的(de)(de)(de)疏松(song)且易剝落的(de)(de)(de)富鐵(tie)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)或氫氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)，也(ye)就是鋼(gang)鐵(tie)又(you)變(bian)回了(le)“礦石(shi)”。鐵(tie)的(de)(de)(de)生銹(xiu)(xiu)，是鐵(tie)在大(da)氣(qi)中(zhong)從金屬變(bian)成的(de)(de)(de)離子化(hua)過(guo)程，是一種典(dian)型的(de)(de)(de)腐蝕現象。為了(le)防止(zhi)鋼(gang)鐵(tie)生銹(xiu)(xiu)（腐蝕），人們只有人為地采(cai)取表面(mian)涂漆等措施，以防止(zhi)大(da)氣(qi)與(yu)(yu)鋼(gang)鐵(tie)相接觸。涂漆一旦(dan)受到(dao)破(po)壞(huai)，鋼(gang)鐵(tie)還會繼續生銹(xiu)(xiu)。

二、不銹鋼為什么不生鐵(tie)銹和(he)耐腐蝕

  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。

  研究表(biao)明，含鉻(ge)量≥12％后，鋼(gang)具有了不銹性的(de)(de)原因是(shi)由于表(biao)面自(zi)動形(xing)成一(yi)種厚度非常(chang)薄 的(de)(de)無(wu)色(se)、透(tou)明且非常(chang)光滑的(de)(de)一(yi)層富鉻(ge)的(de)(de)氧化物(wu)膜(mo)（示意圖(tu)見圖(tu)1.2），這(zhe)(zhe)層膜(mo)的(de)(de)形(xing)成防止(zhi)了鋼(gang)的(de)(de)生銹。這(zhe)(zhe)層膜(mo)稱為鈍(dun)化膜(mo)。這(zhe)(zhe)層鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)形(xing)成實際上是(shi)鋼(gang)中鉻(ge)元素把自(zi)己易形(xing)成氧化物(wu)（鈍(dun)化膜(mo)）保護自(zi)己的(de)(de)特性給予了鋼(gang)的(de)(de)結果。

  進一步(bu)研究還(huan)發現，在(zai)(zai)氧化性酸介質中(zhong)(zhong)，例如在(zai)(zai)硝酸中(zhong)(zhong)，隨鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)(han)鉻(ge)量的增(zeng)加，鋼(gang)的腐(fu)蝕(shi)(shi)速度下降，當含(han)(han)鉻(ge)量達到較高含(han)(han)量時，此鋼(gang)便具有了耐(nai)蝕(shi)(shi)性（見圖1.3）。在(zai)(zai)氧化性介質中(zhong)(zhong)，不銹鋼(gang)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的原因也是由于表面(mian)鈍化膜(mo)的形成。同(tong)理，鋼(gang)在(zai)(zai)酸介質中(zhong)(zhong)從(cong)不耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)到耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)，也稱(cheng)之(zhi)為從(cong)活化過渡到鈍化，從(cong)活化態(tai)變為鈍化態(tai)。

三、鈍化膜

  研究表(biao)明(ming)，鈍(dun)化(hua)膜不僅很薄且(qie)無(wu)色(se)透明(ming)并可自然(ran)形成，而(er)且(qie)非常穩(wen)定，鈍(dun)化(hua)膜是連(lian)續(xu)的、無(wu)孔的、不易溶(rong)解、質較(jiao)硬(ying)且(qie)附(fu)著力強并難以剝落的一種氧化(hua)物(wu)（氫(qing)氧化(hua)物(wu)），即使在使用中受到破壞(huai)還可很快自行修復(fu)。

  研究表明，鉻(ge)鎳不銹鋼的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)呈雙層(ceng)(ceng)(ceng)結(jie)構，外層(ceng)(ceng)(ceng)為(wei)(wei)氫氧化(hua)物或鹽酸的(de)(de)沉積層(ceng)(ceng)(ceng)，內(nei)層(ceng)(ceng)(ceng)為(wei)(wei)具有防護性的(de)(de)富鉻(ge)氧化(hua)物膜(mo)。18-8（304）鉻(ge)鎳不銹鋼的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)一般為(wei)(wei)4M3O4 SiO2 H2O，M為(wei)(wei)Cr、Ni、Fe等元素。        

  鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)化(hua)學成分(fen)、結構和性(xing)質隨不銹鋼的(de)化(hua)學成分(fen)、處理(li)方法(fa)（冷(leng)、熱(re)加工，熱(re)處理(li)，拋(pao)光(guang)，酸洗和表(biao)面加工等）的(de)不同以及(ji)使(shi)用(yong)環境的(de)差異也有(you)所(suo)不同。

  研究還表(biao)明，隨(sui)鋼中含鉻(ge)(ge)量的(de)增加，鋼的(de)鈍化膜會從晶(jing)(jing)(jing)態(tai)膜變為非(fei)晶(jing)(jing)(jing)態(tai)膜（見表(biao)1.1）。由于非(fei)晶(jing)(jing)(jing)態(tai)膜缺陷少，結構表(biao)面均勻，鉻(ge)(ge)元素(su)更易富集，所以(yi)較普通晶(jing)(jing)(jing)態(tai)膜具有更高(gao)的(de)強(qiang)度和耐(nai)蝕性。