金屬與合金
不鏽鋼(stainless steel)
一把碳鋼菜刀會生鏽;不鏽鋼刀卻不會。差別在於鉻。不鏽鋼是任何含鉻至少約 11% 的鋼,這讓表面能長出一層極薄、透明、能自我修復的氧化膜,即鈍化膜,把金屬與氧氣和水隔開。刮傷它,這層膜會在空氣中瞬間自行癒合。
依晶體結構,不鏽鋼主要分三族。沃斯田系不鏽鋼(如常見的 304 與 316,約 18% 鉻、8% 鎳)在室溫下維持面心立方的沃斯田鐵結構;它不具磁性、抗蝕性極佳、韌性好、易成型,是水槽、鍋具與食品廠的材料。肥粒系不鏽鋼(如 430,含鉻但幾乎不含鎳)為體心立方、具磁性、較便宜,用於裝飾條與家電。麻田散系不鏽鋼(如 410、420)碳含量足以淬火硬化,用於需要又硬又抗蝕刃口之處,例如餐刀與手術刀片。
誠實的提醒:「不鏽」不代表「永不腐蝕」。鈍化膜只在適當環境中保護金屬。在停滯的鹽水中或縫隙之下,氯離子會在局部破壞膜,造成孔蝕或縫隙腐蝕;而草率銲接沃斯田系不鏽鋼會析出鉻的碳化物,使晶界附近缺鉻而易受晶間腐蝕(敏化)。鉻買到的是鈍性,而不是免疫。
316 型不鏽鋼在 304 的配方上加入約 2% 到 3% 的鉬,大幅提升抗氯離子孔蝕的能力,因此海事五金與海濱建築指定用 316,而較便宜的 304 用在室內就足夠。
鈍化膜只有幾奈米厚,比油漆薄上千倍,卻正是讓不鏽鋼「不鏽」的關鍵。
磁鐵測試的迷思:常見的沃斯田系(304、316)不具磁性,但這不代表會被磁鐵吸住的金屬就不是不鏽鋼。肥粒系與麻田散系不鏽鋼具磁性,卻同樣不鏽。
又稱
另見