1914年，第一次世界大战爆发了，英国著名的冶金专家哈里·布诺雷受命研制耐磨损的新枪膛。他在清理实验室时，突然发现了一块与其他钢材截然不同的银闪闪、亮晶晶的合金钢。“为什么一点锈迹也没有呢？”布诺雷对此感到非常奇怪。带着这样的疑惑，他分析了这种合金钢的成分。原来，它是加入了铬的合金。在之后的实验中，他发现这种材料不怕酸、不怕碱、不怕盐，耐腐蚀能力特别强。在利用这种独特的耐腐蚀的特性的基础上，经过反复的试验，布诺雷终于找到了适合制作枪膛的合金钢，成功地试制出了耐磨损的新来复枪（见图23-1）。

图23-1 来复枪

一石激起千层浪！随后科学家们发现，除了可在合金钢中加入适量的铬之外，还可在合金钢中加入少量的镍、钼、铜、锰等，这样生产出来的不锈钢的耐蚀性更强。

不锈钢因其具有优异的耐蚀性而得到了广泛的应用。在运输行业，不锈钢大量被用于制造铁道车辆和汽车的排气系统（见图23-2）。近年来，建筑行业对不锈钢的需求急剧增长，许多大楼的屋顶、内外装饰（见图23-3）和结构材料都采用的是不锈钢。如今，新出现的、通过在原有不锈钢中添加一些抗菌元素（如铜、银等），再经过特殊处理而制成的抗菌不锈钢更是成为了不锈钢家族中的新宠。这种优良的抗菌自洁性也使得不锈钢的应用更为广泛，如用抗菌不锈钢制作手术器械（见图23-4）、各种厨具、家具等。

图23-2 不锈钢制汽车排气系统

图23-3 用不锈钢包覆的大厦顶部及不锈钢扶手

图23-4 抗菌不锈钢制手术器械和厨具

那么不锈钢究竟为什么不会生锈呢？

其实从本质上来说，铁生锈是一种化学反应。铁的化学性质比较活泼，在有水和氧气的条件下会发生以下反应：

2Fe+2H₂O+O₂=2Fe（OH）2(www.daowen.com)

4Fe（OH）2+O₂+2H₂O=4Fe（OH）3

2Fe（OH）3+nH₂O=Fe₂O₃·nH₂O+3H₂O

红褐色的三氧化二铁就是我们常说的铁锈（见图23-5）。

图23-5 生锈的钢铁

而当钢中加入铬之后，钢的耐蚀性会显著提高。当钢中铬的质量分数大于12%后，钢在大气中耐蚀性就会有一突变，即从不耐腐蚀变得耐腐蚀，而且不生锈。人们把钢从不耐腐蚀变为耐腐蚀、从生锈变为不生锈的现象称为从活化过渡为钝化。通俗地说，钝化实际上是不锈钢与周围腐蚀性介质之间反应迟钝，即其处于了不敏感的状态。

图23-6 不锈钢表面钝化膜

研究表明，含铬量大于12%（质量分数）后，钢变得不锈的原因是由于在其表面形成了一种厚度非常薄的、无色透明且非常光滑的一层富铬的氧化物膜（见图23-6），这层膜（称为钝化膜）的存在防止了钢的生锈。有了这层钝化膜，不锈钢就可以免遭大气、水等的侵蚀。

需要指出的是，不锈钢并不代表其永远不会生锈，即使是耐蚀性最好的不锈钢，在特定环境中依然会被腐蚀，如304不锈钢（见图23-7）在普通环境下可以保证5年以内不生锈，但是在盐雾试验中很难坚持过168h（7天），即便对其作钝化处理，也只能在盐雾试验中坚持到720h（30天），很难坚持更久。

图23-7 304不锈钢