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從高到(dao)低排(pai)列出了代(dai)表性的(de)金(jin)屬及合(he)金(jin)在海水中(zhong)的(de)腐蝕(shi)電位，這成為判斷材料(liao)被腐蝕(shi)難易程度的(de)基準。當(dang)不(bu)銹鋼處于(yu)活性狀態時(shi)，顯(xian)示出接近于(yu)鐵的(de)電位；當(dang)其處于(yu)穩定狀態時(shi)，顯(xian)示出接近于(yu)金(jin)的(de)電位。也就(jiu)是(shi)說，把(ba)鐵與鉻煉成合(he)金(jin)，就(jiu)可以(yi)得到(dao)耐蝕(shi)性接近于(yu)金(jin)的(de)物質。因此，我(wo)們可以(yi)把(ba)鉻看作(zuo)是(shi)中(zhong)世紀煉金(jin)術師(shi)所追求的(de)“智者(zhe)之(zhi)石”。
鉻是法國的(de)分析化學(xue)家L.N.Vauqulin于1787年(nian)從西班牙(ya)的(de)紅鉛礦(kuang)中首次發(fa)現的(de)一(yi)種元素，次年(nian)根(gen)據希臘語中表(biao)示顏色的(de)詞Chroma而命名為(wei)Chr?me.據說他也認為(wei)這種金(jin)屬不易被酸侵(qin)蝕。
可是(shi)直到進(jin)入20世(shi)紀20年代以(yi)后，人(ren)們才(cai)把鉻作(zuo)為鋼(gang)(gang)鐵(tie)的(de)(de)合金(jin)元素來應用。首先，英國皇(huang)家研究所學者M.Faraday致力于研究把貴金(jin)屬熔(rong)于鋼(gang)(gang)中煉成合金(jin)，制作(zuo)出難以(yi)氧化（即難以(yi)生銹）的(de)(de)新(xin)型(xing)刀(dao)具鋼(gang)(gang)，他就Ni、Ag、Pt、Rh的(de)(de)影(ying)響問題，于1820年與刀(dao)具師(shi)J.Stodart聯名發(fa)表(biao)了(le)試驗結果。接下來在1922年其所發(fa)表(biao)的(de)(de)論(lun)文(wen)中記述了(le)制作(zuo)的(de)(de)刀(dao)具鋼(gang)(gang)中溶解了(le)1%Cr及(ji)3%Cr,可是(shi)并沒有關于耐腐蝕性的(de)(de)報(bao)告。另外，同(tong)期，法國的(de)(de)P.Bertier在鐵(tie)中加入鉻制造出了(le)鉻鋼(gang)(gang)和鉻鐵(tie)，并發(fa)現Fe-Cr合金(jin)難以(yi)被酸(suan)侵蝕。
此后有關鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼的(de)(de)(de)研究(jiu)多(duo)了起(qi)來(lai)，其(qi)中(zhong)特別需要提(ti)到，因(yin)開發哈德(de)菲(fei)爾德(de)高(gao)錳鋼而聲名(ming)鵲起(qi)的(de)(de)(de)英國學(xue)(xue)者(zhe)R.A.Hadfield的(de)(de)(de)研究(jiu)工作。他(ta)于(yu)1892年就(jiu)鐵(tie)和鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)合金問(wen)題(ti)發表了文章，涉及合金的(de)(de)(de)力(li)學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能、磁性(xing)(xing)(xing)能、電(dian)性(xing)(xing)(xing)能、熱性(xing)(xing)(xing)能等。當時(shi)所(suo)用的(de)(de)(de)材料中(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含量為0.22%~16.74%.就(jiu)成分而言，他(ta)研究(jiu)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼已經(jing)包含了相當于(yu)今(jin)天(tian)的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)成分，只是(shi)碳的(de)(de)(de)含量有所(suo)不(bu)同(tong)，當時(shi)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)合金樣品中(zhong)碳量偏高(gao)，大(da)約占鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量的(de)(de)(de)1/10。就(jiu)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)來(lai)說(shuo)，在常溫下把(ba)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼試(shi)樣浸泡在50%的(de)(de)(de)硫酸溶(rong)液中(zhong)，結果正如(ru)表1.2所(suo)示，鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含量越(yue)多(duo)被(bei)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)量越(yue)多(duo)，所(suo)以不(bu)能證明(ming)(ming)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)能提(ti)高(gao)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)。這是(shi)因(yin)為當時(shi)把(ba)鎳鋼用作抗腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼，因(yin)此進(jin)行(xing)了上述的(de)(de)(de)硫酸試(shi)驗(yan)。但(dan)是(shi)，在發明(ming)(ming)不(bu)銹(xiu)鋼之(zhi)后的(de)(de)(de)1916年，Hadfield指出：當他(ta)取出含有11.13%鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)鋼（樣品M)后發現其(qi)光(guang)澤(ze)依舊，并沒有生銹(xiu)。
上述提到的(de)Hadfield 研究(jiu)鉻(ge)(ge)鋼的(de)時代，人們還(huan)設有得到碳(tan)含量較低(di)的(de)鉻(ge)(ge)鐵。雖然德(de)國(guo)、法國(guo)等國(guo)家一直在進行有關不(bu)含碳(tan)的(de)鐵以及鉻(ge)(ge)鐵制造的(de)研究(jiu)，但直到1895年(nian)德(de)國(guo)的(de)H.Goldschmidt才發明了(le)利用鋁(lv)末還(huan)原(yuan)氧(yang)化鐵的(de)鋁(lv)熱劑法，使低(di)碳(tan)鉻(ge)(ge)鐵的(de)工業(ye)性制造成(cheng)為(wei)(wei)可能(neng)(neng)（德(de)國(guo)專利 96317-1895.3.12).另外，在美國(guo)F.M.Becket于1907~1908年(nian)使用電爐開發了(le)硅(gui)還(huan)原(yuan)法，使低(di)碳(tan)鉻(ge)(ge)鐵的(de)制造成(cheng)為(wei)(wei)可能(neng)(neng)。
由(you)于(yu)低碳(tan)(tan)鉻(ge)(ge)鐵的(de)(de)(de)(de)獲得(de)成(cheng)為可能，進(jin)入20世紀(ji)初(chu)以(yi)后，人們(men)(men)已經能夠(gou)把碳(tan)(tan)鉻(ge)(ge)鐵作為原料(liao)用(yong)于(yu)鉻(ge)(ge)鋼(gang)(gang)和Cr-Ni鋼(gang)(gang)研究(jiu)，排除了碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。法國的(de)(de)(de)(de)L.Guillet通(tong)過改變鉻(ge)(ge)含量(liang)對(dui)鉻(ge)(ge)鋼(gang)(gang)（1903~1904年(nian)）、Cr-Ni鋼(gang)(gang)（1906年(nian)）進(jin)行(xing)了組(zu)織(zhi)學以(yi)及力(li)學性(xing)質的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)，其(qi)(qi)中其(qi)(qi)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)許多(duo)鉻(ge)(ge)鋼(gang)(gang)、Cr-Ni鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)與(yu)今天(tian)(tian)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)相當(dang)。不過在(zai)耐(nai)腐蝕性(xing)方(fang)面他并沒有表現出什么興趣，由(you)于(yu)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)越多(duo)鋼(gang)(gang)就會越硬(ying)，所(suo)以(yi)只(zhi)啟發了人們(men)(men)利(li)用(yong)其(qi)(qi)硬(ying)度的(de)(de)(de)(de)用(yong)途。另(ling)外，在(zai)繼L.Guillet之后，研究(jiu)合金鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)A.M.Portvin 所(suo)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)中雖然含有與(yu)今天(tian)(tian)的(de)(de)(de)(de)17Cr不銹鋼(gang)(gang)（SUS430)相當(dang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)，但尚未與(yu)其(qi)(qi)出眾的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)相關聯來進(jin)行(xing)研究(jiu)。
第一次闡明Fe-Cr合(he)金對(dui)(dui)于(yu)(yu)氧(yang)化酸(suan)(suan)硝(xiao)酸(suan)(suan)具有(you)較(jiao)強耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)，恐(kong)怕是(shi)從師于(yu)(yu)德國(guo)亞琛工科大學 W.Borchers教授進(jin)行研究的(de)(de)P.Monnartz,他在學位論文“關于(yu)(yu)Fe-Cr合(he)金耐酸(suan)(suan)性(xing)的(de)(de)研究”中特別針對(dui)(dui)硝(xiao)酸(suan)(suan)對(dui)(dui)鉻(ge)的(de)(de)含量的(de)(de)影(ying)響分別進(jin)行歸(gui)納，認為(wei)鉻(ge)在4%以(yi)上時，對(dui)(dui)稀硝(xiao)酸(suan)(suan)的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)就會提高；鉻(ge)在20%以(yi)上時，就會顯示出與純鉻(ge)同等程度的(de)(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)。另外，Borchers 和Monnartz于(yu)(yu)1910年提出申請，并于(yu)(yu)1912年獲得(de)注冊的(de)(de)專(zhuan)(zhuan)利(li)（德國(guo)專(zhuan)(zhuan)利(li)246,035-1912.4.22)合(he)金的(de)(de)組成成分是(shi)10%以(yi)上的(de)(de)鉻(ge)及含有(you)鉬（或(huo)者釩(fan)或(huo)者鈦）的(de)(de)鐵(tie)合(he)金。例如，60Cr-35Fe-2~3Mo合(he)金如果不受王水侵蝕(shi)(shi)，可以(yi)代替白金用于(yu)(yu)多種用途。包含在此(ci)專(zhuan)(zhuan)利(li)范圍(wei)內的(de)(de)鋼(gang)，如今通過(guo)低(di)碳化、低(di)氮化作為(wei)Cr-Mo不銹鋼(gang)被(bei)廣泛使用。
另(ling)一方(fang)面，在(zai)德國Fried.Krupp 公(gong)司，B.Strauss 和 E.Maurer等人一直在(zai)研究(jiu)和制造作為熱電偶保護(hu)管材料等高溫(wen)材料來使用的(de)Ni-Cr鋼(gang)，但由于發(fa)現(xian)了(le)Cr-Ni鋼(gang)出(chu)眾的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)，于是作為耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)材料于1912年10月和12月，以(yi)代理人C.Pasel的(de)名義提出(chu)德國專(zhuan)(zhuan)利(li)(li)申(shen)請，并于1918年獲得專(zhuan)(zhuan)利(li)(li)許(xu)可。以(yi)下是此專(zhuan)(zhuan)利(li)(li)要求范圍的(de)要點：
1. 使用含(han)有6%~25%Cr、20%~4%Ni以及小(xiao)于(yu)(yu)1%C的鋼，可用于(yu)(yu)制造具有高耐腐蝕性的產(chan)品(pin)（步槍、渦輪(lun)機等）（德國專(zhuan)利304,126-1918.2.22)。
2. 使用(yong)含(han)有15%~40%Cr、20%~4%Ni以及(ji)小于1%C的鋼，可用(yong)于制造對酸和應力具有較高抵(di)抗(kang)力的產品（容(rong)器、軋(ya)輥、機械(xie)部件等）（德國專利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(hou)(hou)，尤其是V2A迅(xun)速滲(shen)透進德國的(de)(de)(de)化(hua)學工業，被廣泛應(ying)用(yong)。與此(ci)同(tong)時，特別以(yi)Fried.Krupp公(gong)司為(wei)中心，發(fa)現有必要改善非氧化(hua)性酸的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性和焊(han)接(jie)部的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性，于是針對前者開(kai)發(fa)出添(tian)加(jia)了(le)鉬(mu)或(huo)者銅的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)。針對后(hou)(hou)者，為(wei)了(le)提高耐(nai)晶間腐蝕(shi)性，而開(kai)發(fa)了(le)低碳鋼(gang)(gang)以(yi)及(ji)添(tian)加(jia) 鈦、鈮等(deng)碳化(hua)物生(sheng)成元素的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)。表1.4顯示了(le)Fried.Krupp公(gong)司申請(qing)的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)專利,可(ke)以(yi)說，到(dao)1936年申請(qing)的(de)(de)(de)添(tian)加(jia)了(le)Mo、Cu的(de)(de)(de)耐(nai)硫酸復合不(bu)銹鋼(gang)(gang)為(wei)止，確(que)立了(le)今天耐(nai)腐蝕(shi)用(yong)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎。
另外，雖然V2A成為(wei)今天304不銹鋼(gang)的原(yuan)型(xing)鋼(gang)，但當初其(qi)組成如前所(suo)(suo)述是20Cr-7Ni。可是，后期除了(le)耐(nai)腐蝕性(xing)以(yi)外，又(you)考慮到加(jia)工(gong)性(xing)、力學性(xing)能，其(qi)組成就變為(wei)18Cr-8Ni了(le)。特別是根(gen)據英(ying)德共同研究結果(guo)，在(zai)英(ying)國18Cr-8Ni被認為(wei)是最理想的組成，從1923年開始投入生(sheng)產。不過，由于18Cr-8Ni一旦被加(jia)工(gong)就會明顯硬化，所(suo)(suo)以(yi)在(zai)制(zhi)(zhi)造(zao)西(xi)餐(can)餐(can)具特別是湯匙的交(jiao)叉軋制(zhi)(zhi)時，中途必須(xu)頻繁地進行退(tui)火處理，因(yin)而作為(wei)成形(xing)用不銹鋼(gang)又(you)開發出(chu)了(le)12Cr-12Ni鋼(gang)。
另一(yi)方面，在英國，作(zuo)為(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－Brown Firth Re-search Laboratories的(de)(de)(de)(de)第一(yi)任所(suo)長H.Brearley 認(ren)為(wei)(wei)，作(zuo)為(wei)(wei)槍炮制造(zao)材料(liao)(liao)，需要高(gao)(gao)熔(rong)點而且高(gao)(gao)溫下耐(nai)磨(mo)損的(de)(de)(de)(de)材料(liao)(liao)，鉻鋼(gang)(gang)是(shi)最(zui)合(he)適(shi)的(de)(de)(de)(de)，他(ta)立志于(yu)(yu)制造(zao)出(chu)鉻含量(liang)(liang)為(wei)(wei)10%以(yi)(yi)上，碳(tan)含量(liang)(liang)為(wei)(wei)0.3%左右的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)。可是(shi)，在坩堝中碳(tan)含量(liang)(liang)過(guo)高(gao)(gao)，遲(chi)遲(chi)未(wei)能達(da)到(dao)目標。不(bu)過(guo)1913年8月20日 Thomas Firth and Sons公司(si)用(yong)埃魯(lu)式電弧爐進行(xing)冶煉，終于(yu)(yu)獲得(de)了(le)(le)成(cheng)分(fen)為(wei)(wei)0.24C-0.24Si-0.44Mn-12.86Cr(質量(liang)(liang)分(fen)數，％）的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)。這種鋼(gang)(gang)通(tong)過(guo)鍛造(zao)、熱軋可以(yi)(yi)制造(zao)成(cheng)28.6mm厚的(de)(de)(de)(de)板子，軟化處理后可以(yi)(yi)易于(yu)(yu)切削，所(suo)以(yi)(yi)除了(le)(le)槍筒(tong)以(yi)(yi)外還(huan)用(yong)于(yu)(yu)加工(gong)刀(dao)具(ju)(ju)。當為(wei)(wei)了(le)(le)研熱處理對這種鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)金屬組織的(de)(de)(de)(de)影(ying)響而進行(xing)表面蝕刻時，他(ta)發(fa)現(xian)這種鋼(gang)(gang)與普通(tong)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi)明(ming)顯地不(bu)易被(bei)腐(fu)蝕，而且放置(zhi)在實驗室里(li)的(de)(de)(de)(de)樣品(pin)，竟然出(chu)人意料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)沒有生銹。Brearley由此認(ren)為(wei)(wei)，這種鋼(gang)(gang)可以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)(wei)不(bu)生銹的(de)(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)來(lai)使用(yong)。當時這種鋼(gang)(gang)雖然沒有申(shen)請英國專(zhuan)利(li)，但是(shi)1916年9月9%~16%Cr-0.7%C以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)獲得(de)了(le)(le)美國專(zhuan)利(li)。Brearley 最(zui)初用(yong)于(yu)(yu)刀(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)、具(ju)(ju)有上述(shu)成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)相(xiang)當于(yu)(yu)今天的(de)(de)(de)(de)SUS420,所(suo)以(yi)(yi)他(ta)就成(cheng)為(wei)(wei)馬氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)發(fa)明(ming)者。
Brearley與Firth公司(si)共(gong)同設立(li)了(le)Firth-Brearley Syndicate,開始制造、銷(xiao)售(shou)不生銹(xiu)的刀具(ju)鋼。可是，由(you)于(yu)Firth公司(si)制造的冒牌不生銹(xiu)刀具(ju)也以同樣的名(ming)字(zi)出售(shou)，為了(le)與之區別，Brearley一(yi)方在冶煉的最后階(jie)段，加(jia)入了(le)少量不影響性質的元(yuan)素，那就(jiu)是0.03%Co。
另外(wai)(wai)，在(zai)(zai)(zai)美國，與上(shang)述Brearley的(de)(de)(de)(de)(de)刀具用不(bu)銹(xiu)鋼不(bu)同，致力于開(kai)發電線(xian)用導線(xian)材料的(de)(de)(de)(de)(de) General Electric 公司的(de)(de)(de)(de)(de)C.Dantsien 一直在(zai)(zai)(zai)研究淬火硬(ying)(ying)化性較低的(de)(de)(de)(de)(de)低C-Cr鋼，開(kai)發的(de)(de)(de)(de)(de)鉻鋼由(you)于Dumet合(he)(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)而(er)不(bu)再被(bei)當作導線(xian)來(lai)使用，所以到了1914年(nian)(nian)，比Brearley鋼含有更(geng)少量碳的(de)(de)(de)(de)(de)0.07%~0.15%C-14%~16%Cr鋼被(bei)用于制造渦輪葉片。這被(bei)認為(wei)(wei)是鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼（SUS430)的(de)(de)(de)(de)(de)原型。另外(wai)(wai)，著名(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)斯特(te)(te)萊特(te)(te)耐(nai)熱耐(nai)磨硬(ying)(ying)質合(he)(he)金（Co-Cr-W)的(de)(de)(de)(de)(de)發明(ming)者一－美國的(de)(de)(de)(de)(de)E.Haynes在(zai)(zai)(zai)1895年(nian)(nian)就(jiu)已(yi)經證實，在(zai)(zai)(zai)鉻含量為(wei)(wei)10%以上(shang)時，Ni-Cr就(jiu)表(biao)現(xian)出對硝酸具有很強的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性。在(zai)(zai)(zai)Brearley 發明(ming)了13Cr不(bu)銹(xiu)鋼不(bu)久的(de)(de)(de)(de)(de)1915年(nian)(nian)，Haynes獨(du)立(li)于Brearley,就(jiu)Fe-Cr合(he)(he)金申請了美國專利，此合(he)(he)金是作為(wei)(wei)堅硬(ying)(ying)、不(bu)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)金屬制品被(bei)申請的(de)(de)(de)(de)(de)，其成分是0.1%~1%C、8%~60%Cr(特(te)(te)別是15%~25%Cr)。由(you)此，在(zai)(zai)(zai)美國認為(wei)(wei)Dantsien和(he) Haynes是不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)發明(ming)者。
