不锈钢是一种无处不在的材料，有着广泛的用途——从医疗设备到汽车零部件，再到珠宝和炊具。这种金属材料的神奇之处在于它是不锈钢的，理论上它不会生锈。

然而，如果你曾经拥有或使用过不锈钢产品，你可能会注意到生锈(腐蚀)，你甚至可能会质疑它的名称是否用词不当。

为什么一种被吹捧为“不锈钢”的材料会生锈?

要了解是什么使不锈钢生锈，首先要了解通常能防止它生锈的科学。钢是由铁和碳组成的，而不锈钢含有铁、碳和12-30%的铬。也可以含有镍和锰等其他元素，但铬是使其防锈的关键元素。

当普通钢的表面暴露在氧气中时，通常会形成氧化铁（Fe2O3），具有众所周知的红色锈色。氧化铁不会在钢表面形成连续的一层，因为氧化铁分子的体积比下面的铁原子要大，最终会脱落，让新鲜的钢暴露在外面，然后开始一个有害的生锈循环。

当不锈钢暴露于氧气中时，由于铬对氧气有很强的亲和力，在钢的表面就会产生氧化铬。氧化铬是一种非常薄的层，不会脱落，它可以防止不锈钢进一步氧化。即使不锈钢被划伤，氧化铬层被去除，新的氧化铬层将形成，并保护其下方的其余不锈钢。只要有足够的铬存在，氧化铬层就会继续保护不锈钢，防止生锈。

您是否曾经使用钢丝轮或钢丝棉清洗过不锈钢工具，然后不锈钢工具在被刷干净的同一位置生锈?在没有腐蚀性元素(如氯)的情况下，不锈钢的腐蚀通常是由非常微小的钢颗粒接触不锈钢表面造成的。

如果局部浓度超过12%铬可以保护不锈钢,但是如果你没有足够的钢粒子覆盖不锈钢表面，然后本地化铬的浓度低于12%，此时氧化铬层不能防止氧气攻击不锈钢。

如果不锈钢发生这种类型的腐蚀，清除所有的锈迹，然后清除微小的钢颗粒，彻底清洗不锈钢部分，通常用溶剂。这两个步骤可以使氧化铬层保护不锈钢免受进一步氧化。

不锈钢生锈的另一种不太常见的形式是在不锈钢暴露于非常高的温度之后，通常在750-1550°F (400-850°C) 的范围。这种类型的腐蚀经常出现在焊接应用中，其中的不锈钢是加热和冷却。

如果发生这种情况，就会发生“敏化”，即碳和铬在不锈钢中结合形成碳化物。这些碳化物位于不锈钢晶界处，晶界缺铬。随着晶界处铬浓度的降低，氧化铬保护层会不连续，并可能发生锈蚀。“敏化”会永远毁掉不锈钢。然而，有时可以通过复杂的热处理来减轻损伤。

虽然锈病是我们大多数人在日常生活中看到的东西，而且似乎是一个简单的发生，它可以由一系列复杂的过程造成。

理解金属材料科学对于确保正确的产品性能和修复问题(如生锈)至关重要。在进行涉及腐蚀的失效分析研究时，理解金属和锈蚀的材料科学也是至关重要的。