不锈钢——从垃圾堆中“捡”来的发现发明！

不锈钢的发明已有近百年的历史。随着材料科学的飞速发展，不锈钢并没有因为其优异的性能而被淘汰，而是与时俱进，不断焕发出新的活力。尤其是对于这种从垃圾堆中“捡”来的发明，它可以获得目前的状态，这在一开始绝对是出乎意料的。

垃圾堆“捡”来的不锈钢

第一次世界大战开始后不久，英国科学家亨利·布里利受英国军械库的委托修理和改进武器。当时，士兵在前线作战中使用的步枪，经过长时间的射击，很快就被磨损了，这不仅降低了射击精度和射程，而且影响了步枪的使用寿命。他首先认为枪管不耐磨，应该用坚硬耐磨的材料制成。

于是布里利开始开发耐磨合金钢。他认为各种金属都有自己的优点。如果几种金属熔合成一种合金，它们可能不容易磨损。他在钢中加入了各种元素，做了很多实验，但都不理想，这让他非常失望。布莱尔测试过的每一块合金，如果磨损不好，他就把它丢在实验室外面的垃圾堆里。随着实验的继续，垃圾堆里的垃圾越来越多，布里利不得不把它清理干净。

在清理垃圾时，布里利的助手看到垃圾堆里的合金钢大部分都生锈了，但有一种合金像镜子一样明亮，没有生锈。助理很惊讶，很快把它捡起来交给了老师。布里利接过闪闪发光的合金钢，仔细看了一会儿，纳闷：这么多合金钢都成了锈疙瘩，为什么没有锈斑？

布里利如获至宝，对这种不锈钢进行了研究和分析。结果表明，该钢含铬量为12.8%，含碳量为0.24%。他把铬钢分别浸泡在酸、碱和盐溶液中，结果没有锈迹。没有发现耐磨材料，而是无意中发明了“不锈钢”。其性能由耐磨合金钢转变为耐蚀合金钢。

这种不锈钢价格昂贵，因为它含有铬，而且它比较软，不耐磨。它有什么用？布瑞尔苦思冥想，终于想到：明亮的不锈钢餐具实在太理想了，既高贵又典雅。1916年，布莱尔获得英国技术专利，开始大量生产不锈钢。因此，他被称为“不锈钢之父”。

不锈钢不锈之谜

钢铁在潮湿的空气或水中，会在其表面形成红褐色的铁锈，这就是俗称的铁锈。如果在钢中加入铬使其变成铬钢，钢就不会生锈。这是为什么呢？

原来，在元素周期表中，铁和铬的排列位置很接近。它们具有相似的电子层结构和相同的晶格类型，并且它们的原子可以在晶格中的任何位置被替换。正是这种结构变化导致了钢材性能的变化。具体来说，普通钢材与水作用后，其中的铁元素会与水形成水合氧化铁，即红褐色锈。但加入铬后，由于铬可以代替钢中的铁，它不会产生水合氧化铁的锈，所以它会变成耐腐蚀的不锈钢。

铬不锈钢可以通过在钢中添加铬来制造。同样，如果加入镍、锰、钛、铜以及位置稍远的钼、铝、硅和一些稀土元素，也可以制造出不同类型的不锈钢，这为开发多种不锈钢、扩大其应用范围创造了有利条件。

不锈钢中的“主角”

布里尔利发明不锈钢后，铬和镍被用作制造不锈钢的主要元素。例如，最常用的铬镍不锈钢含有18%的铬和8%的镍。这样，每年不锈钢生产中铬和镍的消耗量是相当可观的。然而，地球上铬和镍的储量不仅少而且分布不均。例如，铬主要储存在南非（占世界的70%）和津巴布韦（占世界的21%），而镍主要储存在加拿大、中国和俄罗斯。因此，铬和镍是许多国家的稀缺资源。

美国和日本缺乏铬和镍资源，这迫使它们致力于无铬镍不锈钢的开发。美国开发的锰（30%）铝（10%）不锈钢具有良好的耐海水腐蚀性和耐磨性。结果表明，在不锈钢中加入1%左右的硅，则具有较好的耐海水腐蚀性能，适合于电渣精炼。

铸态黄铜的硬度和抗拉强度均高于船用黄铜。因此，在船舶螺旋桨制造中，锰铝硅不锈钢已逐渐取代黄铜。日本开发的无铬镍不锈钢是在碳含量小于0.4%的锰铝硅不锈钢中加入微量钒、铌、氮制成的一种新型耐蚀不锈钢。这种耐海水腐蚀性好的不锈钢已广泛应用于船舶。

彩色不锈钢

不锈钢以其优异的耐蚀性、强韧性和加工性能，特别是其美观明亮的外观，深受人们的喜爱。不锈钢除了广泛应用于海洋、化工、能源、食品等行业外，还广泛应用于建材、家用电器、交通工具、注重外观和表面装饰的工艺美术产品中。

随着不锈钢作为装饰产品的广泛应用，人们对其表面颜色和艺术性的要求不断提高，使不锈钢表面朝着先进、装饰、艺术的方向发展。因此，对不锈钢表面进行了处理，使其更加美观实用。不锈钢表面的着色，特别是不锈钢表面的着色处理，特别是不锈钢表面的浮雕处理，市场需求正以每年10%以上的速度增长。

彩色不锈钢是在普通铬镍不锈钢表面形成的一种耐大气腐蚀的高级有机涂层。这些涂料主要包括有机硅聚酯树脂涂料、有机硅丙烯酸树脂涂料和氟化乙烯树脂涂料。喷涂这些涂层的彩色不锈钢具有加工性能好、表面涂层附着力牢固、经久耐用、表面美观等特点。由于其华丽的外观，彩色不锈钢主要用于建筑物的内外装饰板、屋顶、门窗以及工艺品、太阳能吸收器、家用电器和仪器仪表。

不锈钢表面压花是用花纹辊轧制而成的压花制品。这种不锈钢主要用于建筑外墙、电梯内外装饰等。近年来，它的应用已经扩展到厨房用品。此外，还生产双浮雕不锈钢。

电镀不锈钢主要是镀铜不锈钢，在普通不锈钢表面镀上一层铜。这种不锈钢现在被广泛用作屋顶材料。另外，不锈钢表面有导电性好的镀镍不锈钢，主要用作锂电池的外壳。

不锈钢蚀刻是用耐酸油墨在不锈钢表面上印刷一定图案，然后浸入酸性溶液中进行蚀刻的产品。蚀刻图案的深度可选择性控制，并可与绘画、氧化着色相结合，生产出艺术水平较高的工艺品。

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