安徽省靈璧縣黃灣中學(xué) 王 暉

1931 年，英國(guó)科學(xué)家布里爾利開始致力于用來(lái)制作槍管的合金鋼的研究工作，為此他每天都要在實(shí)驗(yàn)室里熔煉各種各樣的金屬，試驗(yàn)不同合金各自的性能。幾個(gè)月下來(lái)，他雖然經(jīng)歷了許多次失敗的痛苦，但他并不因此而氣餒，仍一如既往、堅(jiān)持不懈地進(jìn)行著試驗(yàn)研究工作。

有一天，他經(jīng)過(guò)緊張的試驗(yàn)工作后，出來(lái)放松放松心情。他邊走邊不住地觀察周圍的物體，思考著金屬的熔煉和合金性能的研究。在不知不覺中，他從自己丟棄的試驗(yàn)廢品堆旁經(jīng)過(guò)，發(fā)現(xiàn)許多廢品因風(fēng)吹雨淋和太陽(yáng)暴曬，都已經(jīng)銹跡斑斑了，而唯獨(dú)有一塊合金鋼板廢品仍然銀光閃閃。布里爾利心頭一亮，他迅速地從廢品堆中把這塊合金鋼板撿了回來(lái)。通過(guò)查閱實(shí)驗(yàn)記錄他發(fā)現(xiàn)，這是一塊含鉻的合金鋼板。這一無(wú)意的奇妙發(fā)現(xiàn)，使歡天喜地的布里爾利果斷地改變了初衷，他立刻決定不再研究合金鋼的性能，轉(zhuǎn)而研究起了不生銹的合金鋼。

為了找出鉻在合金鋼中的最佳含量，布里爾利把金屬鉻與碳素鋼按各種不同的比例熔合，制成含鉻量不等的一塊塊合金鋼樣品，再把這些樣品分別放到氧化性和腐蝕性很強(qiáng)的硝酸溶液里進(jìn)行加熱。結(jié)果他發(fā)現(xiàn)一個(gè)重要的規(guī)律：鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于13%的合金鋼抗腐蝕性最強(qiáng)。據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，這類鉻鋼樣品20 克，在稀硝酸里煮一天，也僅僅只能溶解0.2 克左右。就是這樣在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)里，不銹鋼便在“不經(jīng)意間”誕生了。

不銹鋼為什么不容易生銹呢？眾所周知，金屬在空氣中很容易與空氣中的氧氣、水蒸氣等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使其表面形成銹的薄膜。如果這層薄膜是疏松多孔的（例如鐵銹），它就不能有效阻止金屬繼續(xù)與氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致銹蝕不斷向金屬內(nèi)部擴(kuò)展。如果這層薄膜是致密的（例如Al2O3），它就能有效保護(hù)其內(nèi)部的金屬不再繼續(xù)受到腐蝕。當(dāng)不銹鋼暴露在空氣中時(shí)，它里面所含的鉻能被氧化而生成一層致密的三氧化二鉻鈍化膜，從而使鋼與空氣中的氧氣、水蒸氣或酸堿等物質(zhì)隔離開來(lái)，這樣才使得不銹鋼不易生銹。

我們所看到的不銹鋼絕大多數(shù)都是鉻不銹鋼（一般含鉻13%以上）和鎳鉻不銹鋼（一般含鎳8%、鉻18%以上）兩類。由于鎳在鋼中不僅能提高鋼的強(qiáng)度，還可以提高鋼的韌性，所以鎳鉻不銹鋼的耐腐蝕性和機(jī)械加工性能顯得更加優(yōu)良。

上世紀(jì)30 年代，德國(guó)科學(xué)家又發(fā)明了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的鍍鉻防銹技術(shù)，使得不銹鋼的應(yīng)用更加廣闊。其實(shí)，勤勞智慧的我國(guó)勞動(dòng)人民，早在兩千多年前就已經(jīng)掌握了這項(xiàng)技術(shù)。1974 年，從秦始皇陪葬陶俑坑中出土的三把青銅劍，雖然被埋在地下五六米深的潮濕土壤中兩千多年，但只要把劍尖放在紙上輕輕一劃，便可輕而易舉地劃破20 張紙！經(jīng)現(xiàn)代儀器檢測(cè)表明，這完全歸功于劍身表面附有一層10～15 微米厚的鉻的氧化物。不過(guò)令人遺憾的是，這種化學(xué)鍍鉻技術(shù)隨著青銅器退出戰(zhàn)爭(zhēng)舞臺(tái)而逐漸在我國(guó)失傳，以致又被德國(guó)人重新發(fā)現(xiàn)。

今天，不銹鋼與鍍鉻層已被廣泛應(yīng)用于化工設(shè)備、醫(yī)療器械、汽車和造船等行業(yè)及日常生活中。