不锈钢是怎样发现的

安徽省灵璧县黄湾中学 王 晖

1931 年，英国科学家布里尔利开始致力于用来制作枪管的合金钢的研究工作，为此他每天都要在实验室里熔炼各种各样的金属，试验不同合金各自的性能。几个月下来，他虽然经历了许多次失败的痛苦，但他并不因此而气馁，仍一如既往、坚持不懈地进行着试验研究工作。

有一天，他经过紧张的试验工作后，出来放松放松心情。他边走边不住地观察周围的物体，思考着金属的熔炼和合金性能的研究。在不知不觉中，他从自己丢弃的试验废品堆旁经过，发现许多废品因风吹雨淋和太阳暴晒，都已经锈迹斑斑了，而唯独有一块合金钢板废品仍然银光闪闪。布里尔利心头一亮，他迅速地从废品堆中把这块合金钢板捡了回来。通过查阅实验记录他发现，这是一块含铬的合金钢板。这一无意的奇妙发现，使欢天喜地的布里尔利果断地改变了初衷，他立刻决定不再研究合金钢的性能，转而研究起了不生锈的合金钢。

为了找出铬在合金钢中的最佳含量，布里尔利把金属铬与碳素钢按各种不同的比例熔合，制成含铬量不等的一块块合金钢样品，再把这些样品分别放到氧化性和腐蚀性很强的硝酸溶液里进行加热。结果他发现一个重要的规律：铬的质量分数大于13%的合金钢抗腐蚀性最强。据试验测定，这类铬钢样品20 克，在稀硝酸里煮一天，也仅仅只能溶解0.2 克左右。就是这样在一个偶然的机会里，不锈钢便在“不经意间”诞生了。

不锈钢为什么不容易生锈呢？众所周知，金属在空气中很容易与空气中的氧气、水蒸气等物质发生化学反应，从而使其表面形成锈的薄膜。如果这层薄膜是疏松多孔的（例如铁锈），它就不能有效阻止金属继续与氧气、水蒸气等发生化学反应，从而导致锈蚀不断向金属内部扩展。如果这层薄膜是致密的（例如Al2O3），它就能有效保护其内部的金属不再继续受到腐蚀。当不锈钢暴露在空气中时，它里面所含的铬能被氧化而生成一层致密的三氧化二铬钝化膜，从而使钢与空气中的氧气、水蒸气或酸碱等物质隔离开来，这样才使得不锈钢不易生锈。

我们所看到的不锈钢绝大多数都是铬不锈钢（一般含铬13%以上）和镍铬不锈钢（一般含镍8%、铬18%以上）两类。由于镍在钢中不仅能提高钢的强度，还可以提高钢的韧性，所以镍铬不锈钢的耐腐蚀性和机械加工性能显得更加优良。

上世纪30 年代，德国科学家又发明了经济实用的镀铬防锈技术，使得不锈钢的应用更加广阔。其实，勤劳智慧的我国劳动人民，早在两千多年前就已经掌握了这项技术。1974 年，从秦始皇陪葬陶俑坑中出土的三把青铜剑，虽然被埋在地下五六米深的潮湿土壤中两千多年，但只要把剑尖放在纸上轻轻一划，便可轻而易举地划破20 张纸！经现代仪器检测表明，这完全归功于剑身表面附有一层10～15 微米厚的铬的氧化物。不过令人遗憾的是，这种化学镀铬技术随着青铜器退出战争舞台而逐渐在我国失传，以致又被德国人重新发现。

今天，不锈钢与镀铬层已被广泛应用于化工设备、医疗器械、汽车和造船等行业及日常生活中。