为什么不锈钢也会生锈？

不锈钢是一种无处不在的材料，用途广泛，从医疗设备到汽车零件，再到珠宝和炊具。 这种金属材料的许多“魔术”在于它是不锈钢 ，理论上它不会生锈。 但是，如果您曾经拥有或使用过不锈钢产品，则可能会发现生锈（腐蚀），甚至可能会质疑其名称是否误称。 为什么一种被吹捧为“不锈”的材料，也会生锈？

大多数人都熟悉金属（包括不锈钢），当金属暴露于海水等环境中时会腐蚀。 人们常常在不了解所发生事件的确切科学知识的情况下就接受将金属产品暴露于海水中具有破坏性的作用。 海水腐蚀的科学依据是，水中含有氯，它会腐蚀包括不锈钢在内的金属。 但是，如果无法检测到明显的腐蚀环境，也会产生不锈钢腐蚀，而不会产生任何腐蚀产物（锈蚀除外）进行分析。

要了解造成不锈钢生锈的原因，首先要了解通常防止其生锈的科学。 钢由铁和碳制成，而不锈钢则包含铁，碳以及12％至30％的铬。 不锈钢可以包含其他元素，例如镍和锰，但是铬是使其具有防锈性的关键元素。 当普通钢的表面暴露于氧气时，通常会形成具有众所周知的红锈色的三氧化_二铁（Fe ₂ O ₃ ）。 氧化铁不会在钢上形成连续层，因为氧化分子的体积比下面的铁原子大，最终剥落而使新鲜的钢暴露出来，从而开始有害的生锈循环。 当不锈钢暴露于氧气中时，由于铬对氧气具有非常强的亲和力，因此会在钢表面形成氧化铬。 氧化铬是非常薄的一层，不会剥落，并且可以防止不锈钢进一步氧化。 即使刮擦了不锈钢并去除了氧化铬层，新的氧化铬层也会形成并保护其下的其余不锈钢。 只要存在足够的铬，氧化铬层将继续保护不锈钢并防止其生锈。

您是否曾经使用钢丝轮或钢丝绒来清洁不锈钢工具，然后该不锈钢工具在刷过的同一部位生锈了？ 还是您看到不锈钢容器或水槽生锈了？ 在没有腐蚀性元素（例如氯）的情况下，不锈钢腐蚀通常是由非常小的钢颗粒接触到不锈钢表面引起的。 如果局部浓度超过12％，铬可以保护不锈钢，但是如果您用足够的钢颗粒覆盖不锈钢表面，则铬的局部浓度可能会降至12％阈值以下，并且氧化铬层无法保护不锈钢。不锈钢不受氧气侵蚀。 如果这种腐蚀发生在不锈钢上，则可以通过以下方法固定：（A）清除所有锈蚀，然后（B）通常用溶剂彻底清洁不锈钢部件，以除去微小的钢颗粒。 这两个步骤应允许氧化铬层保护不锈钢免受进一步氧化。

不锈钢不常见的生锈形式是将不锈钢暴露在非常高的温度下后，通常在750-1550°F（400-850°C） ^1的温度范围内。 在不锈钢被加热然后冷却的焊接应用中经常会出现这种类型的腐蚀。 如果发生这种情况，则可能发生“敏化”，即碳和铬在不锈钢中结合在一起并形成碳化物。 这些碳化物位于不锈钢的晶界处，并且晶界缺铬。 在晶界处具有较低的铬浓度时，氧化铬保护层会变得不连续并且可能生锈。 “敏化”会永远破坏不锈钢； 但是，有时可以通过复杂的热处理减轻损坏。

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