同样是铁做的，为什么不锈钢不会生锈？

不锈钢是是我们生活中常见的一种材料，它是一种在空气、水、蒸汽等弱腐蚀介质中不生锈和在酸、碱、盐溶液等强腐蚀介质中耐腐蚀的钢。不锈钢也同样是一种钢，主要成分就是铁。

不锈钢的发现是在第一次世界大战中，英国的一位科学家亨利布里尔利受英国政府的委托研究一种强度高，耐磨损的枪管，于是他在实验中向钢中加入一定量的铬，但钢的强度并没有得到提高，实验以失败告终，之后他将这根枪管丢弃在废铁堆中。过了很长一段时间，布里尔利就发现了一个奇怪的现象，废铁堆里的其它铁都生锈了，唯有那根枪管一直亮丽如新，毫无变化，而这根枪管中，布里尔利只是添加了12%的铬元素，之后它将这根枪管放入酸和碱中，发现依旧没有什么变化，这个发现让布里尔利非常兴奋，于是申请了这种不锈的钢的专利，并开始大量生产，从此，不锈钢就这样诞生了。

亨利布里尔利

那么不锈钢与钢同样的主要元素都是铁，为什么不锈钢就不会生锈呢？我们知道，铁是非常容易被空气中的氧气氧化，生成一层暗红色的铁锈。并且铁锈有一个非常特殊的性质，就是铁氧化之后生成的氧化铁（铁锈）体积会膨胀，生成的氧化铁会因为膨胀而相互挤压，形成蓬松的结构，最终脱落下来，外表面的铁被氧化脱落下来后，内部的铁原子又会接触到外界环境，继续与空气中的氧气发生反应，生成的氧化铁又继续脱落，从而使整个铁慢慢被腐蚀掉。

但需要注意的一点是:并不是容易与氧气发生反应的金属就容易腐蚀，这还与氧化后反应得到的生成物的性质有关系，例如铝就是一种例外。或许在大多数人的印象当中，铝是一种很稳定的金属，一般情况下不容易被氧化，能够长久的稳定存在。其实这种认识是错误的，恰恰相反，铝是很容易就会被氧化，氧化速度比铁还要快，但容易氧化≠容易被腐蚀。铝之所以能够稳定存在是因为铝与空气接触后很容易被氧化成氧化铝，但这层氧化铝的结构非常致密，能够将内部的铝包裹起来，因此内部的铝将不会继续被空气所氧化，这就形成了我们平时对于铝的印象——铝很稳定，不会容易被氧化。

铝表面氧化物结构

氧化铝的熔点较高，将内部铝包裹起来

不锈钢其实就是一种特殊的钢，钢和铁都主要是铁元素构成，只是含碳量不同，含碳量在2%以下的铁碳合金是钢,含碳量在2%以上的则称之为生铁。钢与铁的区别主要体现在物理性质上，铁硬度比较大，但比较脆，而钢的韧性比较好，可以发生一定程度的形变。

而不锈钢就是钢中含有一定量的铬元素，普通的不锈钢中的含铬量一般能够达到12%~18%，除了铁、铬、碳这三种元素外，一般还会加入一定量的镍、锰、铜、钴等元素，用于提高不锈钢的性能。

而铬元素是使不锈钢具有耐腐蚀性能的决定元素，可以非常有效的提高铁的钝化能力。铬元素会在不锈钢的表面形成一层以Cr2O3为基体的稳定表面保护膜。大约有10um，即使这层膜被破坏了，也能够很快被修复。因此可以显著的提高钢的耐腐蚀性。

右边为不锈钢表面形成的一层致密氧化膜

并且此层氧化膜为透明结构，因此对于原来不锈钢的外观毫无影响，于是，我们看见的不锈钢在长久的使用中基本上看不见变化。这就是不锈钢之所以不锈的一个非常重要的原因。

氧化铬晶体结构

氧化铬晶体

另一方面，加入的铬元素会提高铁的电位，导致铁不容易被氧气氧化。铬的活动性比铁元素强，当两种活动性不同的金属相互接触时，化学性质更活泼的金属会将活动性更弱的金属保护起来，形成一个类似原电池的结构。于是铬会将铁元素保护起来，防止铁被氧化，而铬元素会被加速氧化形成一层氧化薄膜，将不锈钢表面包裹，形成一个协同作用。

以上就是关于不锈钢之所以“不锈”的科学原因，其中的氧化层是一个关键因素。但不锈钢只是在一定程度上能够耐腐蚀，在一些特殊条件下，不锈钢表面的薄膜也有可能发生腐蚀，从而不断暴露出内部的结构，发生不锈钢生锈的情况，同时内部结构的变化同样也会影响不锈钢的化学性能，从而改变不锈钢的耐久性，因此不锈钢同样也需要一定的养护。