根據日本工業標準（JISG0203)用語的定義，不銹鋼是“以提高耐腐蝕性為目的的含有鉻或者含有鉻、鎳的合金鋼。”“一般來說，鉻的含量大約超過11%的鋼就被稱做不銹鋼，根據其組織不同，不銹鋼主要分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼五類。”將鉻熔于鐵中合金化，若鉻的含量達到11%~12%,在空氣中就難以生銹，這是因為其表面形成了由鉻（以及鐵）的氧化物及氫氧化物構成的厚度約為1~2nm的鈍化膜。
表1.1從(cong)高到低排列出(chu)了代(dai)表性(xing)(xing)的(de)(de)(de)金(jin)屬及合(he)(he)金(jin)在海水中的(de)(de)(de)腐(fu)蝕電位(wei)(wei)(wei)，這(zhe)成(cheng)為判(pan)斷材料被腐(fu)蝕難易(yi)程度(du)的(de)(de)(de)基準。當不(bu)銹鋼處于(yu)活性(xing)(xing)狀態(tai)時(shi)，顯示出(chu)接(jie)(jie)近于(yu)鐵的(de)(de)(de)電位(wei)(wei)(wei)；當其(qi)處于(yu)穩(wen)定(ding)狀態(tai)時(shi)，顯示出(chu)接(jie)(jie)近于(yu)金(jin)的(de)(de)(de)電位(wei)(wei)(wei)。也就(jiu)是(shi)(shi)說(shuo)，把鐵與(yu)鉻(ge)煉成(cheng)合(he)(he)金(jin)，就(jiu)可以得到耐(nai)蝕性(xing)(xing)接(jie)(jie)近于(yu)金(jin)的(de)(de)(de)物(wu)質。因此，我(wo)們(men)可以把鉻(ge)看作是(shi)(shi)中世紀(ji)煉金(jin)術師(shi)所追求的(de)(de)(de)“智(zhi)者之(zhi)石”。
鉻是法國(guo)的(de)分析化學家L.N.Vauqulin于1787年從西班牙的(de)紅鉛礦中(zhong)首(shou)次發現(xian)的(de)一種元素，次年根(gen)據(ju)希(xi)臘語中(zhong)表示(shi)顏色(se)的(de)詞(ci)Chroma而命名為Chr?me.據(ju)說他(ta)也認為這(zhe)種金屬(shu)不(bu)易被(bei)酸侵蝕。
可是(shi)直到進入20世紀20年代以后(hou)，人們才把鉻作為鋼鐵的(de)合金元素來應用。首先，英國(guo)皇家研究(jiu)所學者M.Faraday致力于(yu)研究(jiu)把貴金屬熔于(yu)鋼中煉成合金，制(zhi)作出難以氧(yang)化（即難以生銹）的(de)新(xin)型刀具鋼，他就Ni、Ag、Pt、Rh的(de)影響問題，于(yu)1820年與刀具師(shi)J.Stodart聯(lian)名發(fa)表(biao)了(le)試驗結(jie)果。接下來在(zai)1922年其所發(fa)表(biao)的(de)論文中記(ji)述了(le)制(zhi)作的(de)刀具鋼中溶解了(le)1%Cr及3%Cr,可是(shi)并(bing)沒有(you)關于(yu)耐(nai)腐蝕(shi)性的(de)報告。另外(wai)，同期，法國(guo)的(de)P.Bertier在(zai)鐵中加入鉻制(zhi)造出了(le)鉻鋼和(he)鉻鐵，并(bing)發(fa)現(xian)Fe-Cr合金難以被酸侵蝕(shi)。
此后(hou)(hou)有(you)關(guan)鉻(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)的研究(jiu)(jiu)多了(le)起(qi)來，其(qi)中特別需要提到，因開發(fa)哈德菲爾德高錳鋼(gang)(gang)而(er)聲名鵲起(qi)的英國學者R.A.Hadfield的研究(jiu)(jiu)工作。他(ta)于1892年(nian)就(jiu)鐵和(he)鉻(ge)(ge)(ge)的合金問題發(fa)表了(le)文(wen)章(zhang)，涉及合金的力學性能、磁性能、電性能、熱(re)性能等。當(dang)時(shi)所用的材(cai)料中鉻(ge)(ge)(ge)的含(han)(han)量(liang)(liang)為0.22%~16.74%.就(jiu)成分而(er)言，他(ta)研究(jiu)(jiu)的鉻(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)已經(jing)包含(han)(han)了(le)相當(dang)于今天(tian)的不銹鋼(gang)(gang)的成分，只是碳(tan)的含(han)(han)量(liang)(liang)有(you)所不同，當(dang)時(shi)的鉻(ge)(ge)(ge)鐵合金樣品中碳(tan)量(liang)(liang)偏高，大約(yue)占(zhan)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)的1/10。就(jiu)耐蝕性來說(shuo)，在(zai)常溫下把鉻(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)試(shi)樣浸泡(pao)在(zai)50%的硫酸溶液(ye)中，結果正如表1.2所示，鉻(ge)(ge)(ge)的含(han)(han)量(liang)(liang)越多被腐蝕的量(liang)(liang)越多，所以不能證明鉻(ge)(ge)(ge)能提高耐蝕性。這是因為當(dang)時(shi)把鎳鋼(gang)(gang)用作抗腐蝕性的鋼(gang)(gang)，因此進行了(le)上(shang)述的硫酸試(shi)驗(yan)。但是，在(zai)發(fa)明不銹鋼(gang)(gang)之后(hou)(hou)的1916年(nian)，Hadfield指出：當(dang)他(ta)取出含(han)(han)有(you)11.13%鉻(ge)(ge)(ge)的鋼(gang)(gang)（樣品M)后(hou)(hou)發(fa)現其(qi)光澤依舊(jiu)，并沒有(you)生銹。
上述提到的(de)(de)(de)Hadfield 研究鉻(ge)(ge)鋼的(de)(de)(de)時代，人們(men)還設(she)有(you)得(de)到碳(tan)含量較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)鐵。雖然(ran)德國(guo)(guo)、法國(guo)(guo)等國(guo)(guo)家一(yi)直在進行有(you)關不含碳(tan)的(de)(de)(de)鐵以及(ji)鉻(ge)(ge)鐵制造的(de)(de)(de)研究，但直到1895年德國(guo)(guo)的(de)(de)(de)H.Goldschmidt才(cai)發明(ming)了利用(yong)鋁(lv)末還原氧化鐵的(de)(de)(de)鋁(lv)熱劑法，使低(di)碳(tan)鉻(ge)(ge)鐵的(de)(de)(de)工業(ye)性制造成(cheng)為可能(neng)（德國(guo)(guo)專(zhuan)利 96317-1895.3.12).另外，在美國(guo)(guo)F.M.Becket于1907~1908年使用(yong)電爐開(kai)發了硅還原法，使低(di)碳(tan)鉻(ge)(ge)鐵的(de)(de)(de)制造成(cheng)為可能(neng)。
由于低(di)碳(tan)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵的(de)(de)獲(huo)得成(cheng)(cheng)為可能，進入(ru)20世紀初(chu)以(yi)后，人(ren)們(men)已經能夠把碳(tan)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵作(zuo)為原料用(yong)于鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)和Cr-Ni鋼(gang)(gang)研(yan)究(jiu)，排除了碳(tan)的(de)(de)影響。法國的(de)(de)L.Guillet通過(guo)改變(bian)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量(liang)(liang)對鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)（1903~1904年）、Cr-Ni鋼(gang)(gang)（1906年）進行(xing)了組(zu)織學(xue)以(yi)及力(li)學(xue)性質的(de)(de)研(yan)究(jiu)，其(qi)(qi)中其(qi)(qi)研(yan)究(jiu)的(de)(de)許多(duo)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼(gang)(gang)、Cr-Ni鋼(gang)(gang)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)與(yu)今(jin)天不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)相當(dang)(dang)。不(bu)過(guo)在耐(nai)腐蝕性方(fang)面(mian)他(ta)并沒有表(biao)現(xian)出什(shen)么興趣，由于鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)含量(liang)(liang)越(yue)多(duo)鋼(gang)(gang)就會越(yue)硬，所以(yi)只啟發了人(ren)們(men)利用(yong)其(qi)(qi)硬度的(de)(de)用(yong)途(tu)。另外(wai)，在繼L.Guillet之后，研(yan)究(jiu)合(he)金鋼(gang)(gang)的(de)(de)A.M.Portvin 所使(shi)用(yong)的(de)(de)鋼(gang)(gang)中雖然含有與(yu)今(jin)天的(de)(de)17Cr不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)（SUS430)相當(dang)(dang)的(de)(de)成(cheng)(cheng)分(fen)，但(dan)尚未與(yu)其(qi)(qi)出眾的(de)(de)耐(nai)腐蝕性相關聯來進行(xing)研(yan)究(jiu)。
第一次闡(chan)明Fe-Cr合(he)金對(dui)于(yu)氧(yang)化(hua)(hua)酸(suan)硝酸(suan)具有較(jiao)強(qiang)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)，恐怕是從師(shi)于(yu)德國亞琛(chen)工科大學 W.Borchers教(jiao)授進(jin)行研(yan)究的(de)(de)(de)(de)P.Monnartz,他在學位(wei)論文“關于(yu)Fe-Cr合(he)金耐(nai)(nai)酸(suan)性的(de)(de)(de)(de)研(yan)究”中特別針對(dui)硝酸(suan)對(dui)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)含量的(de)(de)(de)(de)影(ying)響分(fen)別進(jin)行歸(gui)納，認為鉻(ge)(ge)在4%以上(shang)時(shi)，對(dui)稀(xi)硝酸(suan)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性就(jiu)會提(ti)高；鉻(ge)(ge)在20%以上(shang)時(shi)，就(jiu)會顯示(shi)出(chu)與純鉻(ge)(ge)同(tong)等程度的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性。另外(wai)，Borchers 和Monnartz于(yu)1910年(nian)提(ti)出(chu)申(shen)請，并于(yu)1912年(nian)獲得注冊的(de)(de)(de)(de)專(zhuan)利(li)(li)（德國專(zhuan)利(li)(li)246,035-1912.4.22)合(he)金的(de)(de)(de)(de)組成成分(fen)是10%以上(shang)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)及含有鉬（或者(zhe)釩或者(zhe)鈦）的(de)(de)(de)(de)鐵合(he)金。例如，60Cr-35Fe-2~3Mo合(he)金如果不受王水侵蝕(shi)，可以代替白金用(yong)(yong)于(yu)多種(zhong)用(yong)(yong)途。包含在此(ci)專(zhuan)利(li)(li)范圍內的(de)(de)(de)(de)鋼，如今通過(guo)低碳化(hua)(hua)、低氮化(hua)(hua)作為Cr-Mo不銹鋼被廣泛使用(yong)(yong)。
另一方面，在(zai)(zai)德國Fried.Krupp 公司，B.Strauss 和(he) E.Maurer等人(ren)(ren)一直(zhi)在(zai)(zai)研究和(he)制造作為熱(re)電偶保護管材料(liao)(liao)等高溫(wen)材料(liao)(liao)來使用(yong)的(de)(de)Ni-Cr鋼，但由(you)于發現了(le)Cr-Ni鋼出眾的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)，于是(shi)作為耐腐(fu)蝕性(xing)材料(liao)(liao)于1912年10月(yue)(yue)和(he)12月(yue)(yue)，以代理人(ren)(ren)C.Pasel的(de)(de)名義提出德國專(zhuan)(zhuan)利(li)申請(qing)，并(bing)于1918年獲(huo)得專(zhuan)(zhuan)利(li)許可(ke)。以下是(shi)此專(zhuan)(zhuan)利(li)要(yao)求(qiu)范圍的(de)(de)要(yao)點(dian)：
1. 使用含有6%~25%Cr、20%~4%Ni以及小于(yu)1%C的鋼，可用于(yu)制造具有高(gao)耐腐(fu)蝕性的產(chan)品（步槍、渦輪機等）（德國專利304,126-1918.2.22)。
2. 使用含有(you)15%~40%Cr、20%~4%Ni以及小于(yu)1%C的鋼，可用于(yu)制(zhi)造(zao)對酸和應力具有(you)較(jiao)高抵抗力的產品（容器、軋(ya)輥(gun)、機械(xie)部件等）（德國專利(li)304,159-1918.2.23)。
同時還記錄了各自的熱處理方法。Fried.Krupp 公司把屬于（1)的鋼種命名為V1M,把屬于（2)的鋼種命名為V2A.其標準組成是前者0.15%C-14%Cr-2%Ni,后者0.25%C-20%Cr-7%Ni。前者就是今天含有鎳的馬氏體不銹鋼（SUS431)的原型，后者就是今天奧氏體不銹鋼（304不銹鋼)的原型。1914年在Malm?召開的展示會上，Fried.Krupp公司的不銹鋼被首度公開，針對要求強度的機械部件具有高屈服點的V1M,以及針對受到化學影響，要求有較高耐腐蝕性的機械部件和裝置的V2A,都分別被推薦。表1.3中顯示了有關耐腐蝕性的數據。不銹鋼出現以前，被認為是難以生銹的25%Ni鋼作為比較鋼材也收錄其中，此表顯示出新型鋼，特別是V2A擁有出眾的耐腐蝕性。表1.3還表明這種新型鋼對于硝酸以及蒸汽環境下的氨具有較強的耐腐蝕性，此外，這些鋼對于硫酸、鹽酸卻沒有充分的耐腐蝕性。
此(ci)后，尤(you)其是V2A迅(xun)速滲透進德(de)國的(de)化(hua)學工業，被廣泛應用。與此(ci)同(tong)時，特別(bie)以(yi)(yi)Fried.Krupp公司為(wei)中心，發現(xian)有必要改(gai)善非氧(yang)化(hua)性(xing)酸(suan)的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)和焊接部的(de)耐(nai)腐蝕性(xing)，于(yu)是針(zhen)(zhen)對前(qian)者開(kai)發出添加了(le)鉬或(huo)者銅的(de)鋼(gang)。針(zhen)(zhen)對后者，為(wei)了(le)提高(gao)耐(nai)晶(jing)間腐蝕性(xing)，而(er)開(kai)發了(le)低碳鋼(gang)以(yi)(yi)及(ji)添加 鈦、鈮等碳化(hua)物(wu)生成元素的(de)鋼(gang)。表1.4顯示了(le)Fried.Krupp公司申(shen)請(qing)(qing)的(de)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)專利(li),可以(yi)(yi)說，到1936年申(shen)請(qing)(qing)的(de)添加了(le)Mo、Cu的(de)耐(nai)硫酸(suan)復(fu)合不(bu)(bu)銹鋼(gang)為(wei)止，確立(li)了(le)今天(tian)耐(nai)腐蝕用奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)基礎。
另外(wai)，雖然(ran)V2A成(cheng)(cheng)為(wei)今天304不銹鋼(gang)(gang)的(de)原型鋼(gang)(gang)，但當初其組成(cheng)(cheng)如前所述是(shi)20Cr-7Ni。可是(shi)，后期(qi)除了耐腐蝕性(xing)以外(wai)，又考慮到加工性(xing)、力學性(xing)能，其組成(cheng)(cheng)就變為(wei)18Cr-8Ni了。特(te)別是(shi)根據英德共同研究結(jie)果，在(zai)英國18Cr-8Ni被(bei)認為(wei)是(shi)最(zui)理想的(de)組成(cheng)(cheng)，從(cong)1923年開(kai)始投入生產。不過(guo)，由(you)于18Cr-8Ni一旦被(bei)加工就會明顯硬化，所以在(zai)制(zhi)造西餐餐具特(te)別是(shi)湯匙的(de)交叉軋制(zhi)時，中途必須(xu)頻繁(fan)地進行退火處理，因而(er)作(zuo)為(wei)成(cheng)(cheng)形用不銹鋼(gang)(gang)又開(kai)發出了12Cr-12Ni鋼(gang)(gang)。
另一(yi)方面(mian)，在(zai)英國，作為(wei)(wei)(wei)(wei) Thomas Firth and Sons公司(si)和JohnBrown and Co.公司(si)共同設立的(de)(de)(de)(de)開發(fa)部門(men)－Brown Firth Re-search Laboratories的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)任所(suo)長(chang)H.Brearley 認為(wei)(wei)(wei)(wei)，作為(wei)(wei)(wei)(wei)槍炮制造材(cai)料，需要高(gao)熔(rong)點而且高(gao)溫下(xia)耐磨損的(de)(de)(de)(de)材(cai)料，鉻鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)最(zui)合(he)適的(de)(de)(de)(de)，他立志(zhi)于(yu)制造出鉻含(han)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)10%以(yi)(yi)上，碳含(han)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.3%左右的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。可是(shi)，在(zai)坩堝中碳含(han)量(liang)過高(gao)，遲遲未(wei)能達到目(mu)標。不過1913年8月20日 Thomas Firth and Sons公司(si)用埃魯式電弧(hu)爐進行(xing)冶煉(lian)，終于(yu)獲得(de)了(le)成(cheng)分為(wei)(wei)(wei)(wei)0.24C-0.24Si-0.44Mn-12.86Cr(質量(liang)分數，％）的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)通(tong)過鍛造、熱軋可以(yi)(yi)制造成(cheng)28.6mm厚的(de)(de)(de)(de)板(ban)子，軟(ruan)化處(chu)理后可以(yi)(yi)易(yi)于(yu)切(qie)削，所(suo)以(yi)(yi)除了(le)槍筒以(yi)(yi)外(wai)還用于(yu)加工刀具(ju)。當為(wei)(wei)(wei)(wei)了(le)研熱處(chu)理對這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬組織的(de)(de)(de)(de)影響而進行(xing)表面(mian)蝕(shi)刻時，他發(fa)現這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與普通(tong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)比明顯(xian)地不易(yi)被腐蝕(shi)，而且放置(zhi)在(zai)實驗室里(li)的(de)(de)(de)(de)樣(yang)品，竟然出人意料的(de)(de)(de)(de)沒有生(sheng)(sheng)銹(xiu)。Brearley由(you)此認為(wei)(wei)(wei)(wei)，這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可以(yi)(yi)作為(wei)(wei)(wei)(wei)不生(sheng)(sheng)銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)刀具(ju)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)來(lai)使用。當時這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)雖(sui)然沒有申(shen)請(qing)英國專利，但(dan)是(shi)1916年9月9%~16%Cr-0.7%C以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)獲得(de)了(le)美(mei)國專利。Brearley 最(zui)初用于(yu)刀具(ju)的(de)(de)(de)(de)、具(ju)有上述成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)當于(yu)今天的(de)(de)(de)(de)SUS420,所(suo)以(yi)(yi)他就成(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)發(fa)明者。
Brearley與Firth公司共同(tong)(tong)設立了(le)(le)Firth-Brearley Syndicate,開始制造、銷售不(bu)生(sheng)銹的(de)刀(dao)具鋼。可是，由于(yu)Firth公司制造的(de)冒牌不(bu)生(sheng)銹刀(dao)具也(ye)以同(tong)(tong)樣的(de)名字出售，為了(le)(le)與之區別，Brearley一方在冶煉(lian)的(de)最后階(jie)段，加入了(le)(le)少量不(bu)影響(xiang)性(xing)質的(de)元素，那就(jiu)是0.03%Co。
另(ling)外，在(zai)美(mei)國，與(yu)上(shang)述(shu)Brearley的(de)(de)(de)(de)(de)刀具用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)同，致力于(yu)開(kai)發電線用(yong)(yong)導線材料的(de)(de)(de)(de)(de) General Electric 公(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)C.Dantsien 一直在(zai)研究(jiu)淬火硬化(hua)性較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)C-Cr鋼(gang)，開(kai)發的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)鋼(gang)由于(yu)Dumet合金的(de)(de)(de)(de)(de)出現而不(bu)再被當作(zuo)導線來使用(yong)(yong)，所以到(dao)了1914年，比Brearley鋼(gang)含有更少(shao)量碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)0.07%~0.15%C-14%~16%Cr鋼(gang)被用(yong)(yong)于(yu)制(zhi)造渦輪(lun)葉片。這被認為是(shi)鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)（SUS430)的(de)(de)(de)(de)(de)原型(xing)。另(ling)外，著名(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)斯(si)特(te)萊特(te)耐熱耐磨硬質合金（Co-Cr-W)的(de)(de)(de)(de)(de)發明(ming)者(zhe)一－美(mei)國的(de)(de)(de)(de)(de)E.Haynes在(zai)1895年就已經證實，在(zai)鉻(ge)含量為10%以上(shang)時，Ni-Cr就表現出對硝酸具有很強的(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性。在(zai)Brearley 發明(ming)了13Cr不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)久(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)1915年，Haynes獨立于(yu)Brearley,就Fe-Cr合金申(shen)(shen)請了美(mei)國專利，此(ci)合金是(shi)作(zuo)為堅(jian)硬、不(bu)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬制(zhi)品(pin)被申(shen)(shen)請的(de)(de)(de)(de)(de)，其成(cheng)分是(shi)0.1%~1%C、8%~60%Cr(特(te)別(bie)是(shi)15%~25%Cr)。由此(ci)，在(zai)美(mei)國認為Dantsien和 Haynes是(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)發明(ming)者(zhe)。
