不锈钢为什么不生锈？

这种闪亮的铁合金的特殊化学成分在其表面形成一层保护层，防止生锈。

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铁锈对我们周围的铁来说是一个持续的威胁，铁在空气和水中很容易氧化。即使是钢（一种含有微量碳的硬质合金）也很容易生锈，这意味着氧化会损坏建筑物、汽车和电器中的钢。

但是，顾名思义，不锈钢似乎不会生锈。那么它的秘密是什么呢？

简而言之，不锈钢的化学性质可以防止空气和环境中的氧气接触钢中的铁，从而防止发生有害的氧化反应。

当铁与氧气发生化学反应形成氧化铁时，普通钢就会生锈。尽管生锈通常对人体无害，但它会严重腐蚀铁，使其变得不安全且丑陋。

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普通钢是由 99% 的铁和约 0.2% 至 1% 的碳组成的合金，而不锈钢通常含有 62% 至 75% 的铁、最多 1% 的碳和超过 10.5% 的铬。不锈钢通常还含有百分之几的镍，这可以使其更坚韧且更易于加工。

与世界钢铁协会行业组织结盟的比利时非营利组织 Worldstainless 的秘书长、材料科学家蒂姆·柯林斯 (Tim Collins) 告诉《Live Science》，铬是不锈钢防锈的关键。

铬与环境中的氧气发生反应（通常在空气中，但也在水下），在金属表面形成氧化铬 (Cr2O3) 的“钝化层”。柯林斯解释说，这一层可以防止氧气接触钢中的铁而生锈。

他说，不锈钢上的钝化层只有几纳米厚，因此是不可见的。如果氧化铬层受损，还可以自我修复；它是惰性的，这意味着它不会与其他物质发生化学反应；柯林斯补充说，它不会渗出到金属表面之外，这使得不锈钢适合食品生产、手术和其他应用。

偶然发现

现代不锈钢是由英国冶金学家哈里·布里尔利 (Harry Brearley) 于 1912 年开发的，当时他正在研究钢合金以防止枪管腐蚀。

布里尔利用铁、碳、铬和镍创造了一种合金。但柯林斯说，它不适合做枪管，所以他把它扔到了后院。几周后，布雷尔利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。

柯林斯表示，防锈不锈钢目前约占全球每年使用的钢材的 4%，即近 20 亿吨。

但不锈钢的制造复杂且昂贵，通常是普通钢生产成本的三到五倍，而且合金中包含特殊金属元素（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，无论是在不生锈的情况下，还是在有外层油漆或其他涂层保护的情况下。

然而，柯林斯说，不锈钢现在的应用比以往任何时候都多，包括食品生产和食品安全。

约翰·霍普金斯大学食品科学家 Kantha Shelke 告诉《Live Science》，与替代品相比，不锈钢具有许多优势：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环境。污染其接触到的任何食物。

她在一封电子邮件中写道，不锈钢还耐用，比铝更坚固，而且卫生，表面无孔，易于清洁和消毒。