ブリアーリーはクロムを加え、鋼が自らの盾を作るようにした

1913年、シェフィールドの冶金学者ハリー・ブリアーリーは、熱と圧力の下で侵食・腐食する銃身用の鋼を改良しようとしていた。彼は異なる量のクロムを含む鋼の合金を実験し、耐えうるものを見つけようとして銃身を一本また一本と試験した。

数か月の作業の後、彼が作ったすべての銃身は腐食していた——約14%のクロムを含む一本を除いて。彼が発見したのはステンレス鋼であった。クロムは酸素と結合して表面に薄く硬い酸化被膜を形成し、酸素が下の鉄に到達するのを妨げたため、鋼は錆びなくなった。

これがステンレス鋼が強く耐食性がある理由である。塗装やコーティングによるのではなく、保護が金属そのものの一部だからである。クロム酸化物の層は自己修復性があり、表面に傷がついても再形成される。鉄に対してクロムの電気的電位がより負であることが、これを不動態層として働かせる駆動力となっている。

この発見は偶然であり、その合金はブリアーリーが探し求めていたものではなかったが、銃身をはるかに超えた問題を解決した。ステンレス鋼はその後、流し台、カトラリー、手術器具、産業機器、建築構造に用いられるようになり、最も一般的なグレードである18:8は18%のクロムと8%のニッケルを含む。

クロム酸化物が鋼を不動態化する

普通の鋼が錆びるのは、酸素が鉄に到達して赤い酸化物を形成するためである。

クロムの酸化物Cr2O3は、鉄への酸素の到達を妨げる硬い表面層を形成する。

クロムのより負の電気的電位により、犠牲層ではなく不動態層となる。

この層は傷がつくと自己修復するため、保護は金属に塗布されるのではなく、金属自体に組み込まれている。

摩耗して失われうるコーティングで脆弱な材料を保護するのではなく、材料自体に保護を組み込み、継続的に自己再生させる。

ブリアーリーは1913年にステンレス鋼を作り、その耐食性が理解されると急速に広まった。最も一般的なグレードである18:8は18%のクロムと8%のニッケルを含み、流し台、カトラリー、医療器具に見られる。より耐食性の高いグレードは建築構造用にモリブデンを加える。採用されたのは、より硬いかより強いからではなく、自己修復性の酸化被膜により普通の鋼では耐えられない環境で生き残れたからである。発見の優先権には議論があるが、実用的な突破にはブリアーリーの名が結びついている。