一、铁的生锈
众所周知，在自然界存在的金属中，除Au（金）、Pt（铂）等贵金属系以游离金属状态存在外，其他金属，例如铁（Fe），在自然界则系以磁铁矿和褐铁矿矿石的形式非常稳定地存在。但是，人们通过冶金，把铁矿石变成钢铁②，就是将钢铁从氧化铁（矿石）的稳定状态变成了不稳定状态。自然界的万物都有从不稳定态“回归”到稳定态的强烈倾向，这是自然规律。钢铁在大气中的生锈就是这种“回归”现象的自然反映。
生锈就是钢铁与大气中的氧作用，在表面形成了 没有保护性的疏松且易剥落的富铁氧化物或氢氧化物，也就是钢铁又变回了“矿石”。铁的生锈，是铁在大气中从金属变成的离子化过程，是一种典型的腐蚀现象。为了防止钢铁生锈（腐蚀），人们只有人为地采取表面涂漆等措施，以防止大气与钢铁相接触。涂漆一旦受到破坏，钢铁还会继续生锈。
二、不锈钢为什么不生铁锈和耐腐蚀
早期不锈钢的不生铁锈，曾被人们认为是一种“神奇”的现象，但是经过长期研究和实践，人们对此已经有了完全清楚的了解：不锈钢的不生铁锈和钢铁的生铁锈二者属于同一种自然现象。研究发现，随钢中含铬量的增加，钢的耐蚀性提高，当钢中含铬量≥12％后，在大气中耐蚀性有一个突变，钢从不耐腐蚀到耐腐蚀，而且不生铁锈（如图1.1）。人们把钢从不耐腐蚀到耐腐蚀，从生锈变为不生锈，称为从活化过渡到钝化，从活化态变成了钝化态。通俗地说，钝（化）态实际上是不锈钢与周围腐蚀性介质之间的反应迟钝，即不敏感的状态。
研究表明，含铬量≥12％后，钢具有了不锈性的原因是由于表面自动形成一种厚度非常薄 的无色、透明且非常光滑的一层富铬的氧化物膜（示意图见图1.2），这层膜的形成防止了钢的生锈。这层膜称为钝化膜。这层钝化膜的形成实际上是钢中铬元素把自己易形成氧化物（钝化膜）保护自己的特性给予了钢的结果。
进一步研究还发现，在氧化性酸介质中，例如在硝酸中，随钢中含铬量的增加，钢的腐蚀速度下降，当含铬量达到较高含量时，此钢便具有了耐蚀性（见图1.3）。在氧化性介质中，不锈钢耐腐蚀的原因也是由于表面钝化膜的形成。同理，钢在酸介质中从不耐腐蚀到耐腐蚀，也称之为从活化过渡到钝化，从活化态变为钝化态。
三、钝化膜
研究表明，钝化膜不仅很薄且无色透明并可自然形成，而且非常稳定，钝化膜是连续的、无孔的、不易溶解、质较硬且附着力强并难以剥落的一种氧化物（氢氧化物），即使在使用中受到破坏还可很快自行修复。
研究表明，铬镍不锈钢的钝化膜呈双层结构，外层为氢氧化物或盐酸的沉积层，内层为具有防护性的富铬氧化物膜。18-8（304）铬镍不锈钢的钝化膜一般为4M3O4 SiO2 H2O，M为Cr、Ni、Fe等元素。
钝化膜的化学成分、结构和性质随不锈钢的化学成分、处理方法（冷、热加工，热处理，抛光，酸洗和表面加工等）的不同以及使用环境的差异也有所不同。
研究还表明，随钢中含铬量的增加，钢的钝化膜会从晶态膜变为非晶态膜（见表1.1）。由于非晶态膜缺陷少，结构表面均匀，铬元素更易富集，所以较普通晶态膜具有更高的强度和耐蚀性。
