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为什么钢不易生锈呢(不锈钢为什么不会生锈?)

100次浏览     发布时间:2025-03-22 00:58:19    

铁锈始终对我们周遭的铁形成持续性威胁,铁在空气与水中极易氧化。即便钢(一种内含微量碳的硬质铁合金),亦难逃生锈之厄,这意味着氧化会对建筑物、汽车以及电器中的钢材造成损害。

然而,顾名思义,不锈钢貌似不会生锈。那么,其秘诀究竟何在?

简而言之,不锈钢的化学构成成分能够阻止空气和周遭环境中的氧气触及钢中的铁,进而避免有害的氧化反应。


当铁与氧气进行化学反应进而形成氧化铁之际,普通钢便会生锈。虽说铁锈通常于人类并无危害,然而其会严重侵蚀铁,致使铁既不安全又显得丑陋。

普通钢乃是 99% 的铁与约 0.2% 至 1% 碳所构成的合金,而不锈钢通常涵盖 62% 至 75% 的铁、高达 1% 的碳以及超过 10.5% 的铬。不锈钢通常还含有百分之几的镍,此可使其更为坚韧且更易于进行加工。

铬与环境中的氧气(通常于空气中,然亦于水下)发生反应,于金属表面形成氧化铬 (Cr2O3) 的“钝化层”。此层能够阻止氧气抵达钢中的铁并催生锈迹。

不锈钢上的钝化层仅数纳米之厚,故而不可见。倘若氧化铬层受损,其亦能够自行修复;其呈惰性,意即其不会与其他物质进行化学反应;并且其不会渗出金属表面之外,此使得不锈钢适用于食品生产、手术及其他应用。

意外发现

现代不锈钢是由英国冶金学家 Harry Brearley 于 1912 年开发的,他正在研究钢合金以防止枪管腐蚀。

Brearley 用铁、碳、铬和镍创造了一种合金。但它不适合装枪管,所以他把它扔在了自家后院,柯林斯说。几周后,Brearley 注意到他院子里闪亮的合金没有生锈——因此他开发了这种材料,并于 1915 年将其推向世界。

防锈不锈钢现在约占全球每年使用钢材的 4%,接近 20 亿吨。

但不锈钢制造复杂且成本高昂——通常为普通钢生产成本的三到五倍——而且合金中含有特殊的金属元素(例如用于水下应用的钼)可能会使其更加昂贵。

因此,大多数需要钢材的应用都使用普通钢或碳钢,无论是在不生锈的条件下,还是在外层油漆或其他涂层的保护下。

然而,不锈钢现在被用于比以往更多的应用,包括食品生产和食品安全。

不锈钢与替代品相比具有许多优势:与铝和铜不同,它能够抵抗食品酸和清洁化学品的腐蚀,并且不会污染或污染它接触的任何食物。

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