为什么不锈钢是不锈的（不锈钢种类和钝化特性）

1913 年，英国冶金学家哈里·布雷尔利 (Harry Brearley) 在进行一项改进步枪枪管的项目时，偶然发现在低碳钢中添加铬可以使其具有抗污性。除了铁、碳和铬，现代不锈钢还可能含有其他元素，如镍、铌、钼和钛。

镍、钼、铌和铬可增强不锈钢的耐腐蚀性。正是在钢中添加了至少 12% 的铬，使其比其他类型的钢更耐生锈或染色“更少”。钢中的铬与大气中的氧结合，形成一层薄的、看不见的含铬氧化物层，称为钝化膜。铬原子及其氧化物的大小相似，因此它们在金属表面整齐地堆积在一起，形成只有几个原子厚的稳定层。如果金属被切割或划伤并且钝化膜被破坏，更多的氧化物将迅速形成并恢复暴露的表面，从而保护其免受氧化腐蚀。

另一方面，铁会迅速生锈，因为原子铁比它的氧化物小得多，因此氧化物会形成松散而不是紧密堆积的层并剥落。钝化膜需要氧气进行自我修复，因此不锈钢在低氧和循环不良的环境下耐腐蚀性差。在海水中，盐中的氯化物会比在低氧环境中修复的速度更快地攻击和破坏钝化膜。

不锈钢的种类

不锈钢的三种主要类型是奥氏体、铁素体和马氏体。这三种类型的钢是通过它们的微观结构或主要晶相来识别的。

• 奥氏体：奥氏体钢以奥氏体为主要相（面心立方晶体）。这些是含有铬和镍（有时是锰和氮）的合金​​，围绕 302 型铁、18% 铬和 8% 镍的成分构成。奥氏体钢不能通过热处理硬化。最熟悉的不锈钢可能是 304 型，有时称为 T304 或简称为 304。304 型外科不锈钢是含有 18-20% 铬和 8-10% 镍的奥氏体钢。
• 铁素体： 铁素体钢以铁素体（体心立方晶）为主相。这些钢含有铁和铬，基于 17% 铬的 430 型成分。铁素体钢的延展性低于奥氏体钢，并且不能通过热处理硬化。
• 马氏体：  1890 年左右，德国显微镜学家 Adolf Martens 首次观察到特征性斜方晶马氏体显微组织。马氏体钢是围绕 410 型铁、12% 铬和 0.12% 碳组成的低碳钢。它们可以被回火和硬化。马氏体使钢具有很大的硬度，但同时也会降低其韧性并使其变脆，因此很少有钢能完全硬化。

还有其他等级的不锈钢，例如沉淀硬化不锈钢、双相不锈钢和铸造不锈钢。不锈钢可以制成各种饰面和纹理，并且可以着色成多种颜色。

钝化

钝化工艺能否增强不锈钢的耐腐蚀性能，目前存在一些争议。本质上，钝化是从钢表面去除游离铁。这是通过将钢浸入氧化剂中来进行的，例如硝酸或柠檬酸溶液。由于去除了顶层铁，钝化减少了表面变色。

虽然钝化不会影响钝化层的厚度或有效性，但它可用于产生清洁表面以进行进一步处理，例如电镀或涂漆。另一方面，如果氧化剂没有从钢中完全去除，有时会发生在具有紧密接头或拐角的零件中，则可能会导致缝隙腐蚀。大多数研究表明，减少表面颗粒腐蚀并不会降低对点腐蚀的敏感性。​​​