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(biao)1.1從高到(dao)低排列出(chu)了代表(biao)性(xing)(xing)的(de)(de)金屬及合(he)金在海(hai)水中的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位，這成為判(pan)斷材料(liao)被腐(fu)蝕(shi)難易程度的(de)(de)基準(zhun)。當不(bu)銹鋼處(chu)于(yu)(yu)活性(xing)(xing)狀(zhuang)態時(shi)，顯(xian)示出(chu)接近于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)的(de)(de)電(dian)位；當其(qi)處(chu)于(yu)(yu)穩(wen)定狀(zhuang)態時(shi)，顯(xian)示出(chu)接近于(yu)(yu)金的(de)(de)電(dian)位。也就是(shi)說(shuo)，把(ba)鐵(tie)(tie)與鉻(ge)煉成合(he)金，就可(ke)以得到(dao)耐蝕(shi)性(xing)(xing)接近于(yu)(yu)金的(de)(de)物質。因此(ci)，我(wo)們可(ke)以把(ba)鉻(ge)看作(zuo)是(shi)中世紀(ji)煉金術(shu)師所追求的(de)(de)“智者之石”。
鉻是(shi)法(fa)國的(de)(de)分(fen)析化學(xue)家L.N.Vauqulin于1787年從西班牙的(de)(de)紅鉛(qian)礦中首次(ci)發現(xian)的(de)(de)一種元素，次(ci)年根據希(xi)臘(la)語中表(biao)示顏色的(de)(de)詞Chroma而命名為Chr?me.據說他也認為這(zhe)種金(jin)屬不易被酸侵蝕。
可(ke)是(shi)直到(dao)進入20世紀20年代(dai)以(yi)(yi)后，人們才把鉻作為鋼(gang)鐵的合(he)金元素來應用。首先，英國皇(huang)家研(yan)究所學者M.Faraday致力于(yu)研(yan)究把貴金屬熔(rong)于(yu)鋼(gang)中煉成合(he)金，制(zhi)作出難以(yi)(yi)氧化（即難以(yi)(yi)生銹）的新型刀(dao)(dao)具鋼(gang)，他(ta)就Ni、Ag、Pt、Rh的影響(xiang)問題，于(yu)1820年與刀(dao)(dao)具師J.Stodart聯名發(fa)表了(le)試驗結(jie)果。接下來在(zai)1922年其所發(fa)表的論文(wen)中記述了(le)制(zhi)作的刀(dao)(dao)具鋼(gang)中溶解了(le)1%Cr及3%Cr,可(ke)是(shi)并沒有關(guan)于(yu)耐(nai)腐(fu)蝕性的報告。另(ling)外，同期(qi)，法(fa)國的P.Bertier在(zai)鐵中加(jia)入鉻制(zhi)造出了(le)鉻鋼(gang)和鉻鐵，并發(fa)現Fe-Cr合(he)金難以(yi)(yi)被酸侵蝕。
此后(hou)有(you)關鉻(ge)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)多(duo)(duo)了起來，其(qi)中特別(bie)需要提到，因(yin)開發(fa)哈德(de)菲爾德(de)高(gao)錳鋼(gang)(gang)而聲名鵲起的(de)(de)(de)(de)英國學者R.A.Hadfield的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)工作(zuo)。他(ta)(ta)(ta)于(yu)1892年(nian)就(jiu)鐵和鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)合金問題發(fa)表了文章，涉及合金的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)、磁(ci)性(xing)能(neng)、電性(xing)能(neng)、熱性(xing)能(neng)等。當(dang)時所用(yong)的(de)(de)(de)(de)材料中鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)為0.22%~16.74%.就(jiu)成(cheng)分(fen)(fen)而言，他(ta)(ta)(ta)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)鋼(gang)(gang)已經包(bao)含了相當(dang)于(yu)今天的(de)(de)(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)(fen)，只是碳的(de)(de)(de)(de)含量(liang)有(you)所不同，當(dang)時的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)鐵合金樣(yang)品中碳量(liang)偏高(gao)，大約占鉻(ge)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)1/10。就(jiu)耐蝕(shi)性(xing)來說，在常溫下把(ba)(ba)鉻(ge)鋼(gang)(gang)試(shi)樣(yang)浸泡在50%的(de)(de)(de)(de)硫酸溶液中，結果正如表1.2所示，鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)越多(duo)(duo)被腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)量(liang)越多(duo)(duo)，所以不能(neng)證明(ming)鉻(ge)能(neng)提高(gao)耐蝕(shi)性(xing)。這(zhe)是因(yin)為當(dang)時把(ba)(ba)鎳鋼(gang)(gang)用(yong)作(zuo)抗腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)，因(yin)此進行了上述的(de)(de)(de)(de)硫酸試(shi)驗。但是，在發(fa)明(ming)不銹鋼(gang)(gang)之(zhi)后(hou)的(de)(de)(de)(de)1916年(nian)，Hadfield指出：當(dang)他(ta)(ta)(ta)取出含有(you)11.13%鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)（樣(yang)品M)后(hou)發(fa)現其(qi)光澤依舊，并沒有(you)生銹。
上(shang)述(shu)提到(dao)的(de)Hadfield 研究鉻鋼的(de)時代，人(ren)們還設有(you)(you)得到(dao)碳(tan)含量較低的(de)鉻鐵(tie)(tie)。雖然德國、法國等國家一(yi)直(zhi)在(zai)進行有(you)(you)關不(bu)含碳(tan)的(de)鐵(tie)(tie)以及鉻鐵(tie)(tie)制造(zao)的(de)研究，但(dan)直(zhi)到(dao)1895年德國的(de)H.Goldschmidt才發(fa)明了利用(yong)鋁末還原氧化鐵(tie)(tie)的(de)鋁熱劑法，使低碳(tan)鉻鐵(tie)(tie)的(de)工業性制造(zao)成為可(ke)能(neng)（德國專利 96317-1895.3.12).另外，在(zai)美國F.M.Becket于1907~1908年使用(yong)電(dian)爐開發(fa)了硅還原法，使低碳(tan)鉻鐵(tie)(tie)的(de)制造(zao)成為可(ke)能(neng)。
由于低碳鉻鐵的(de)(de)(de)(de)獲得(de)成為可(ke)能，進入20世紀初以(yi)后，人們(men)(men)已經能夠把碳鉻鐵作(zuo)為原(yuan)料用(yong)(yong)于鉻鋼(gang)和Cr-Ni鋼(gang)研(yan)究(jiu)，排除了碳的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。法(fa)國(guo)的(de)(de)(de)(de)L.Guillet通過改變鉻含(han)量對(dui)鉻鋼(gang)（1903~1904年）、Cr-Ni鋼(gang)（1906年）進行(xing)(xing)了組織學以(yi)及力學性質的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，其(qi)中(zhong)其(qi)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)許多(duo)鉻鋼(gang)、Cr-Ni鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)成分(fen)與(yu)(yu)(yu)今(jin)天(tian)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)成分(fen)相(xiang)當(dang)。不過在(zai)(zai)耐腐(fu)蝕性方面他并沒(mei)有(you)表現出什么興(xing)趣(qu)，由于鉻的(de)(de)(de)(de)含(han)量越多(duo)鋼(gang)就會越硬(ying)，所以(yi)只啟發了人們(men)(men)利用(yong)(yong)其(qi)硬(ying)度的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)途(tu)。另外，在(zai)(zai)繼(ji)L.Guillet之(zhi)后，研(yan)究(jiu)合金鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)A.M.Portvin 所使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)中(zhong)雖然(ran)含(han)有(you)與(yu)(yu)(yu)今(jin)天(tian)的(de)(de)(de)(de)17Cr不銹鋼(gang)（SUS430)相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)(de)成分(fen)，但尚未與(yu)(yu)(yu)其(qi)出眾(zhong)的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性相(xiang)關聯來進行(xing)(xing)研(yan)究(jiu)。
第一次闡(chan)明Fe-Cr合(he)金對于(yu)(yu)(yu)氧(yang)化(hua)酸(suan)(suan)硝酸(suan)(suan)具有較強耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)的(de)(de)(de)，恐怕是(shi)從師于(yu)(yu)(yu)德國亞琛工科大(da)學(xue) W.Borchers教授進行研究的(de)(de)(de)P.Monnartz,他在(zai)(zai)(zai)學(xue)位論(lun)文“關于(yu)(yu)(yu)Fe-Cr合(he)金耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)性(xing)的(de)(de)(de)研究”中特(te)別(bie)針對硝酸(suan)(suan)對鉻(ge)的(de)(de)(de)含量(liang)的(de)(de)(de)影響分(fen)別(bie)進行歸納(na)，認(ren)為鉻(ge)在(zai)(zai)(zai)4%以上時，對稀(xi)硝酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)就(jiu)會提高；鉻(ge)在(zai)(zai)(zai)20%以上時，就(jiu)會顯示出與純鉻(ge)同等程度的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕性(xing)。另(ling)外，Borchers 和Monnartz于(yu)(yu)(yu)1910年提出申請，并于(yu)(yu)(yu)1912年獲得注(zhu)冊的(de)(de)(de)專(zhuan)利（德國專(zhuan)利246,035-1912.4.22)合(he)金的(de)(de)(de)組成成分(fen)是(shi)10%以上的(de)(de)(de)鉻(ge)及含有鉬（或者釩或者鈦）的(de)(de)(de)鐵(tie)合(he)金。例如(ru)，60Cr-35Fe-2~3Mo合(he)金如(ru)果不受王水(shui)侵蝕，可(ke)以代替(ti)白金用(yong)于(yu)(yu)(yu)多種用(yong)途。包(bao)含在(zai)(zai)(zai)此專(zhuan)利范圍內的(de)(de)(de)鋼，如(ru)今通過低碳化(hua)、低氮化(hua)作為Cr-Mo不銹鋼被(bei)廣泛使用(yong)。
另一方(fang)面，在德國(guo)(guo)Fried.Krupp 公司，B.Strauss 和(he) E.Maurer等人一直(zhi)在研究和(he)制(zhi)造作(zuo)為熱(re)電偶(ou)保護(hu)管(guan)材(cai)料等高溫材(cai)料來使用的(de)(de)Ni-Cr鋼(gang)，但由于(yu)發(fa)現了(le)Cr-Ni鋼(gang)出(chu)眾的(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性，于(yu)是作(zuo)為耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性材(cai)料于(yu)1912年(nian)10月(yue)和(he)12月(yue)，以代理人C.Pasel的(de)(de)名義(yi)提出(chu)德國(guo)(guo)專(zhuan)(zhuan)利(li)申請，并于(yu)1918年(nian)獲得專(zhuan)(zhuan)利(li)許可(ke)。以下(xia)是此專(zhuan)(zhuan)利(li)要(yao)求(qiu)范圍的(de)(de)要(yao)點：
1. 使用含(han)有6%~25%Cr、20%~4%Ni以及小于(yu)1%C的鋼，可用于(yu)制造具有高耐腐蝕性的產品（步槍(qiang)、渦輪(lun)機等）（德國(guo)專(zhuan)利304,126-1918.2.22)。
2. 使用(yong)含有15%~40%Cr、20%~4%Ni以及小(xiao)于1%C的鋼，可用(yong)于制造對(dui)酸和應力(li)具(ju)有較高抵抗力(li)的產品(pin)（容器、軋輥、機械部件(jian)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。
此后，尤其是V2A迅速滲透(tou)進德(de)國的(de)(de)化學工業，被廣(guang)泛應用。與此同時，特別以(yi)Fried.Krupp公司為中心，發(fa)現有必要改善非(fei)氧化性(xing)酸(suan)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)和(he)焊接部(bu)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)性(xing)，于(yu)是針對前(qian)者開發(fa)出添(tian)(tian)加(jia)了(le)(le)鉬或者銅(tong)的(de)(de)鋼。針對后者，為了(le)(le)提(ti)高耐(nai)(nai)(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)，而開發(fa)了(le)(le)低碳鋼以(yi)及添(tian)(tian)加(jia) 鈦(tai)、鈮(ni)等(deng)碳化物生(sheng)成元素的(de)(de)鋼。表1.4顯示了(le)(le)Fried.Krupp公司申請的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼專利,可以(yi)說，到1936年申請的(de)(de)添(tian)(tian)加(jia)了(le)(le)Mo、Cu的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)硫(liu)酸(suan)復(fu)合(he)不銹鋼為止，確立了(le)(le)今天耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)用奧(ao)氏體(ti)不銹鋼的(de)(de)基(ji)礎。
另外，雖然V2A成為今天(tian)304不(bu)銹(xiu)鋼的(de)原型鋼，但當初其組(zu)(zu)成如前(qian)所(suo)述是(shi)20Cr-7Ni。可是(shi)，后期(qi)除了耐腐(fu)蝕(shi)性以外，又(you)考慮到加工性、力(li)學性能，其組(zu)(zu)成就(jiu)變為18Cr-8Ni了。特別是(shi)根據英(ying)德共同(tong)研究結(jie)果，在英(ying)國18Cr-8Ni被(bei)(bei)認為是(shi)最理想的(de)組(zu)(zu)成，從1923年開(kai)始(shi)投(tou)入生產。不(bu)過(guo)，由于18Cr-8Ni一旦被(bei)(bei)加工就(jiu)會(hui)明顯硬化，所(suo)以在制(zhi)造西餐餐具(ju)特別是(shi)湯匙的(de)交叉(cha)軋制(zhi)時(shi)，中途必須頻(pin)繁地進行退(tui)火處理，因而作為成形用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼又(you)開(kai)發出了12Cr-12Ni鋼。
另一(yi)方面，在(zai)英國，作(zuo)為 Thomas Firth and Sons公(gong)司和JohnBrown and Co.公(gong)司共同設立的(de)開發(fa)(fa)部門－Brown Firth Re-search Laboratories的(de)第一(yi)任所(suo)(suo)長H.Brearley 認(ren)為，作(zuo)為槍炮制(zhi)造材(cai)料，需要高熔點(dian)而且(qie)高溫(wen)下(xia)耐磨(mo)損的(de)材(cai)料，鉻鋼(gang)是最合(he)適的(de)，他(ta)(ta)立志于(yu)(yu)制(zhi)造出(chu)鉻含量(liang)為10%以(yi)上，碳(tan)含量(liang)為0.3%左右的(de)鋼(gang)。可是，在(zai)坩堝中碳(tan)含量(liang)過高，遲遲未能達(da)到目標。不(bu)(bu)過1913年(nian)8月20日(ri) Thomas Firth and Sons公(gong)司用埃魯式電弧爐(lu)進(jin)行冶煉(lian)，終于(yu)(yu)獲(huo)得了(le)成分為0.24C-0.24Si-0.44Mn-12.86Cr(質量(liang)分數(shu)，％）的(de)鋼(gang)。這種鋼(gang)通過鍛(duan)造、熱(re)軋可以(yi)制(zhi)造成28.6mm厚的(de)板子(zi)，軟化(hua)處理后可以(yi)易于(yu)(yu)切削，所(suo)(suo)以(yi)除了(le)槍筒以(yi)外還(huan)用于(yu)(yu)加工刀(dao)具。當(dang)為了(le)研(yan)熱(re)處理對這種鋼(gang)的(de)金(jin)屬組(zu)織(zhi)的(de)影(ying)響而進(jin)行表面蝕刻時，他(ta)(ta)發(fa)(fa)現(xian)這種鋼(gang)與普通鋼(gang)相比(bi)明(ming)(ming)顯地不(bu)(bu)易被腐蝕，而且(qie)放置在(zai)實(shi)驗室里的(de)樣品，竟然(ran)出(chu)人意料的(de)沒(mei)有(you)生銹(xiu)。Brearley由此認(ren)為，這種鋼(gang)可以(yi)作(zuo)為不(bu)(bu)生銹(xiu)的(de)刀(dao)具鋼(gang)來(lai)使用。當(dang)時這種鋼(gang)雖然(ran)沒(mei)有(you)申請(qing)英國專利，但(dan)是1916年(nian)9月9%~16%Cr-0.7%C以(yi)下(xia)的(de)鋼(gang)獲(huo)得了(le)美國專利。Brearley 最初(chu)用于(yu)(yu)刀(dao)具的(de)、具有(you)上述成分的(de)鋼(gang)相當(dang)于(yu)(yu)今天的(de)SUS420,所(suo)(suo)以(yi)他(ta)(ta)就成為馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)發(fa)(fa)明(ming)(ming)者。
Brearley與Firth公司共同設立(li)了(le)Firth-Brearley Syndicate,開始制造(zao)、銷售(shou)不生銹(xiu)的(de)(de)刀(dao)具鋼。可是，由于Firth公司制造(zao)的(de)(de)冒(mao)牌不生銹(xiu)刀(dao)具也以同樣的(de)(de)名字出售(shou)，為了(le)與之區(qu)別，Brearley一方在冶煉的(de)(de)最(zui)后階段，加入了(le)少量不影響性質的(de)(de)元素，那就是0.03%Co。
另外(wai)，在美(mei)國(guo)(guo)，與上述Brearley的(de)(de)(de)刀具用不銹(xiu)鋼(gang)(gang)不同，致力于(yu)開發(fa)電線(xian)(xian)用導線(xian)(xian)材料的(de)(de)(de) General Electric 公司的(de)(de)(de)C.Dantsien 一(yi)直(zhi)在研究淬火硬化(hua)性較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)低(di)C-Cr鋼(gang)(gang)，開發(fa)的(de)(de)(de)鉻(ge)鋼(gang)(gang)由于(yu)Dumet合(he)金(jin)的(de)(de)(de)出(chu)現(xian)而(er)不再(zai)被當作導線(xian)(xian)來(lai)使用，所(suo)以到了(le)1914年(nian)，比Brearley鋼(gang)(gang)含有更少量(liang)碳的(de)(de)(de)0.07%~0.15%C-14%~16%Cr鋼(gang)(gang)被用于(yu)制(zhi)造渦(wo)輪葉片。這被認為是(shi)(shi)鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)（SUS430)的(de)(de)(de)原型。另外(wai)，著名的(de)(de)(de)斯特萊特耐熱耐磨硬質合(he)金(jin)（Co-Cr-W)的(de)(de)(de)發(fa)明者一(yi)－美(mei)國(guo)(guo)的(de)(de)(de)E.Haynes在1895年(nian)就(jiu)已經證(zheng)實，在鉻(ge)含量(liang)為10%以上時，Ni-Cr就(jiu)表現(xian)出(chu)對硝酸具有很強的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性。在Brearley 發(fa)明了(le)13Cr不銹(xiu)鋼(gang)(gang)不久的(de)(de)(de)1915年(nian)，Haynes獨立(li)于(yu)Brearley,就(jiu)Fe-Cr合(he)金(jin)申請了(le)美(mei)國(guo)(guo)專利，此合(he)金(jin)是(shi)(shi)作為堅硬、不腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)金(jin)屬制(zhi)品(pin)被申請的(de)(de)(de)，其成分是(shi)(shi)0.1%~1%C、8%~60%Cr(特別是(shi)(shi)15%~25%Cr)。由此，在美(mei)國(guo)(guo)認為Dantsien和(he) Haynes是(shi)(shi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)發(fa)明者。
