為什么不銹鋼也會生銹？

不銹鋼是一種無處不在的材料，用途廣泛，從醫療設備到汽車零件，再到珠寶和炊具。 這種金屬材料的許多“魔術”在于它是不銹鋼 ，理論上它不會生銹。 但是，如果您曾經擁有或使用過不銹鋼產品，則可能會發現生銹（腐蝕），甚至可能會質疑其名稱是否誤稱。 為什么一種被吹捧為“不銹”的材料，也會生銹？

大多數人都熟悉金屬（包括不銹鋼），當金屬暴露于海水等環境中時會腐蝕。 人們常常在不了解所發生事件的確切科學知識的情況下就接受將金屬產品暴露于海水中具有破壞性的作用。 海水腐蝕的科學依據是，水中含有氯，它會腐蝕包括不銹鋼在內的金屬。 但是，如果無法檢測到明顯的腐蝕環境，也會產生不銹鋼腐蝕，而不會產生任何腐蝕產物（銹蝕除外）進行分析。

要了解造成不銹鋼生銹的原因，首先要了解通常防止其生銹的科學。 鋼由鐵和碳制成，而不銹鋼則包含鐵，碳以及12％至30％的鉻。 不銹鋼可以包含其他元素，例如鎳和錳，但是鉻是使其具有防銹性的關鍵元素。 當普通鋼的表面暴露于氧氣時，通常會形成具有眾所周知的紅銹色的三氧化_二鐵（Fe ₂ O ₃ ）。 氧化鐵不會在鋼上形成連續層，因為氧化分子的體積比下面的鐵原子大，最終剝落而使新鮮的鋼暴露出來，從而開始有害的生銹循環。 當不銹鋼暴露于氧氣中時，由于鉻對氧氣具有非常強的親和力，因此會在鋼表面形成氧化鉻。 氧化鉻是非常薄的一層，不會剝落，并且可以防止不銹鋼進一步氧化。 即使刮擦了不銹鋼并去除了氧化鉻層，新的氧化鉻層也會形成并保護其下的其余不銹鋼。 只要存在足夠的鉻，氧化鉻層將繼續保護不銹鋼并防止其生銹。

您是否曾經使用鋼絲輪或鋼絲絨來清潔不銹鋼工具，然后該不銹鋼工具在刷過的同一部位生銹了？ 還是您看到不銹鋼容器或水槽生銹了？ 在沒有腐蝕性元素（例如氯）的情況下，不銹鋼腐蝕通常是由非常小的鋼顆粒接觸到不銹鋼表面引起的。 如果局部濃度超過12％，鉻可以保護不銹鋼，但是如果您用足夠的鋼顆粒覆蓋不銹鋼表面，則鉻的局部濃度可能會降至12％閾值以下，并且氧化鉻層無法保護不銹鋼。不銹鋼不受氧氣侵蝕。 如果這種腐蝕發生在不銹鋼上，則可以通過以下方法固定：（A）清除所有銹蝕，然后（B）通常用溶劑徹底清潔不銹鋼部件，以除去微小的鋼顆粒。 這兩個步驟應允許氧化鉻層保護不銹鋼免受進一步氧化。

不銹鋼不常見的生銹形式是將不銹鋼暴露在非常高的溫度下后，通常在750-1550°F（400-850°C） ^1的溫度范圍內。 在不銹鋼被加熱然后冷卻的焊接應用中經常會出現這種類型的腐蝕。 如果發生這種情況，則可能發生“敏化”，即碳和鉻在不銹鋼中結合在一起并形成碳化物。 這些碳化物位于不銹鋼的晶界處，并且晶界缺鉻。 在晶界處具有較低的鉻濃度時，氧化鉻保護層會變得不連續并且可能生銹。 “敏化”會永遠破壞不銹鋼； 但是，有時可以通過復雜的熱處理減輕損壞。

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