下面介紹不銹鋼中主要合金元素鉻（Cr）、鎳（Ni）、硅（Si）、錳（Mn）、鉬（Mo）、銅（Cu）、鋁（Al）、氮（N）、鈦（Ti）、鈮（Nb）和碳（C）等元素對不銹鋼組織和性能的影響。
1. 鉻、硅、鋁對不銹鋼組織和(he)性(xing)能的影響
鉻、硅、鋁是形成鐵素體的元素，是不銹鋼獲得耐腐蝕性能的主要合金元素。鉻是不銹鋼最主要的合金元素。鉻還是很強的鐵素體形成元素，當含鉻量超過12.7％時，鐵鉻合金完全變成單相組織。更重要的是，鉻能在鋼的表面生成一種與基體組織牢固結合的（FeCr）2O3致密的氧化膜，起強烈的鈍化作用；鉻又能提高鋼在電介質中的電極電位，從而使鋼的化學穩定性得到提高。由于以上原因，不銹鋼多為高鉻鋼，含鉻量都在13％以上。硅和鋁同樣能使鋼在氧化性介質中生成致密的保護膜，其中鋁的作用比鉻還強烈。在奧氏體型耐熱鋼中，這些元素均能提高其抗氧化性。在18-8型不銹鋼中，當硅的質量分數從0.4％提高到2.4％時，鋼在980℃時抗氧化性能提高22倍。如果硅含量過高，會嚴重惡化穩定奧氏體型鋼的焊接性，故必須嚴格控制硅在鋼中的含量。鋁在沉淀硬化型不銹鋼中，可以提高其室溫和高溫的強度。
2. 鎳對不銹鋼組織和性(xing)能的影響
鎳是(shi)擴大奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)區的(de)(de)元素(su)，在(zai)(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)多與鉻配(pei)合(he)，以(yi)獲得奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙(shuang)相組(zu)(zu)織(zhi)或單相奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，使(shi)鋼(gang)具有更(geng)好(hao)(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和良好(hao)(hao)的(de)(de)成形性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能及焊接性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。鎳能使(shi)合(he)金表面鈍化(hua)，擴大鋼(gang)在(zai)(zai)酸(suan)中(zhong)的(de)(de)鈍化(hua)范(fan)圍(wei)，但不能改善其(qi)對稀硝酸(suan)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。它能提高(gao)(gao)(gao)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)抗(kang)硫酸(suan)、鹽(yan)酸(suan)等腐蝕介質(zhi)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能，是(shi)耐(nai)蝕鋼(gang)的(de)(de)主要(yao)(yao)合(he)金元素(su)。如果(guo)單獨使(shi)用(yong)鎳作(zuo)為(wei)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)合(he)金元素(su)，其(qi)質(zhi)量(liang)分數(shu)要(yao)(yao)高(gao)(gao)(gao)達24％才(cai)能得到全奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，而在(zai)(zai)低碳鉻不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)（wcr＞17％）的(de)(de)基礎上，加入質(zhi)量(liang)分數(shu)為(wei)9％的(de)(de)鎳，即(ji)可獲得耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)好(hao)(hao)、綜合(he)力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能好(hao)(hao)的(de)(de)室溫(wen)下穩定的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，既能滿足鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)要(yao)(yao)求，又能提高(gao)(gao)(gao)鋼(gang)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)強度和抗(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能，成為(wei)一種具有良好(hao)(hao)綜合(he)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)鋼(gang)種。
3. 鉬和(he)銅對不銹鋼(gang)組織和(he)性能的影響
鉬是形成鐵素體的元素。在鉻不銹鋼中加入鉬，可以提高鋼在非氧化性介質中的穩定性。它的獨特之處是能抵抗氯離子（Cl-）產生的點腐蝕；同時也能提高奧氏體型鋼的熱強性，改善奧氏體鋼短時塑性和持久塑性。對焊接有利。但是鉬的加入將會縮小鋼中奧氏體相區，使奧氏體型不銹鋼中出現鐵素體相。為此，在含鉬的單相奧氏體不銹鋼中，相應的奧氏體形成元素（如鎳、錳、氮等）的含量應略有增加，目的是維持其全奧氏體組織。對于雙相不銹鋼，鉬促成鐵素體、對提高耐點腐蝕性能和提高抗應力腐蝕性能都是有益的。但鉬含量多則會降低奧氏體型不銹鋼的韌性。
銅(tong)(tong)可(ke)以提高鋼(gang)(gang)對非(fei)氧化(hua)性介(jie)質的抗蝕能(neng)力，進一步(bu)擴(kuo)大鋼(gang)(gang)的穩定性范(fan)圍。在鉻鎳不(bu)銹鋼(gang)(gang)中加入銅(tong)(tong)能(neng)促使鋼(gang)(gang)產生彌散硬化(hua)組(zu)織，提高鋼(gang)(gang)的熱強性。與(yu)鉬配合(he)使用，可(ke)進一步(bu)提高鉻鎳不(bu)銹鋼(gang)(gang)在稀硫酸中的耐蝕性能(neng)。列人我國國家(jia)標準(zhun)的牌號有06Cr18Ni12Mo2Cu2和(he)022Cr18Ni14Mo2Cu2等。
4. 錳(meng)和(he)氮對不銹鋼組(zu)織和(he)性(xing)能的影響
錳和(he)氮，它(ta)(ta)們都(dou)是促進奧氏體(ti)形成的(de)元素(su)，其中(zhong)氮比錳的(de)作用(yong)(yong)更為強烈。為了(le)節省昂貴的(de)鎳的(de)用(yong)(yong)量，可用(yong)(yong)它(ta)(ta)們替代奧氏體(ti)型(xing)不銹鋼中(zhong)的(de)一部分鎳。錳和(he)氮能大大提高鉻不銹鋼在有機(ji)酸(suan)中(zhong)的(de)耐蝕性。
這類鋼(gang)列人我國(guo)國(guo)家標準的(de)牌號有(you)12Cr17Mn6Ni5N（1Cr17Mn6Ni5N）和12Cr18Mn9Ni5N（1Cr18Mn8Ni5N）。當錳(meng)含量過高時(shi)(shi)，對含鉻量較低的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐蝕性不(bu)利，還會使鑄鋼(gang)件產生(sheng)氣孔(kong)，同(tong)時(shi)(shi)增加材料或接頭的(de)硬度，給冷加工(gong)帶來(lai)困難。氮與碳共同(tong)作用(yong)能提高奧氏體型鋼(gang)的(de)熱(re)強(qiang)性，氮的(de)強(qiang)化(hua)作用(yong)在于(yu)時(shi)(shi)效過程中(zhong)形成氮化(hua)物和碳氮化(hua)物。
氮對雙相(xiang)(xiang)不銹鋼有重要作用：在焊接接頭熱影響區快速冷(leng)卻時，氮促進(jin)了高(gao)溫下形成的(de)(de)(de)鐵素(su)體逆轉變為足夠的(de)(de)(de)二(er)次奧氏體以(yi)維持必要的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)平衡，提高(gao)了接頭的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)；氮可以(yi)提高(gao)富氮奧氏體相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)能(neng)力(li)，與富鉻(ge)、鉬(mu)的(de)(de)(de)鐵素(su)體相(xiang)(xiang)取得(de)平衡，提高(gao)了材料整體的(de)(de)(de)耐孔(kong)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)；氮能(neng)減(jian)輕鉻(ge)、鎳等元素(su)在兩相(xiang)(xiang)中分布的(de)(de)(de)差(cha)異，降低選(xuan)擇(ze)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)傾向(xiang)性(xing)(xing)。
5. 鈦和(he)鈮對(dui)不銹鋼組織和(he)性能的影(ying)響
鈦和鈮，它們與(yu)碳(tan)的親和力比(bi)鉻大(da)，能(neng)優(you)先形成穩定碳(tan)化物，減輕晶間腐蝕傾(qing)向。
在(zai)(zai)(zai)鉻鎳(nie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)，當鈦的(de)(de)加入(ru)量大(da)(da)于碳(tan)(tan)(tan)含(han)量的(de)(de)5倍，或者鈮(ni)(ni)的(de)(de)加入(ru)量大(da)(da)于碳(tan)(tan)(tan)含(han)量的(de)(de)8倍時(shi)，可以(yi)使絕(jue)大(da)(da)部分(fen)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)存在(zai)(zai)(zai)于鈦或鈮(ni)(ni)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)化物之(zhi)中(zhong)(zhong)，因(yin)而使固(gu)溶(rong)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)降(jiang)到0.03％以(yi)下，這就能保證鉻在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)有效固(gu)溶(rong)濃(nong)度。由(you)于鉻在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)有效固(gu)溶(rong)濃(nong)度得(de)到保證、從而改(gai)善鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)抗晶(jing)間(jian)腐蝕能力。鈮(ni)(ni)的(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)達(da)到0.5％～2.0％，既能提高奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)熱(re)強性，又能提高鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)持久塑性。鈮(ni)(ni)在(zai)(zai)(zai)含(han)碳(tan)(tan)(tan)量較低的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)會促進(jin)近縫區和(he)(he)焊縫金屬產生裂紋(wen)，在(zai)(zai)(zai)鉻鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鈮(ni)(ni)的(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)應控制在(zai)(zai)(zai)1.0％范圍內。這類鋼(gang)(gang)(gang)列入(ru)我國國家標(biao)準的(de)(de)牌(pai)號很多，如06Cr18Ni11Ti和(he)(he)06Cr18Nil1Nb等(deng)。
6. 碳(tan)對不銹鋼組織和性能的影響
碳是奧氏體形成元素，碳對提高奧氏體鋼耐熱強性有益，但碳對不銹鋼的耐蝕性不利，這是因為碳是一種強烈的碳化物形成元素，在不同溫度段，它與鉻能生成多種化合物，如Cr23C6·Cr7C3和Cr3C2，（Fe，Cr）23C6。但前兩種不可能在不銹鋼中出現。碳在不銹鋼中大多數情況下形成（Fe，Cr）23C6混合碳化物，即M23C6。在高碳的鑄造耐熱鋼中，共晶碳化物多出現在晶間或枝間，二次碳化則在晶內和晶間都有。在鐵素體不銹鋼或鉻鎳奧氏體不銹鋼中，
若碳在過飽和情況下，受到適當溫度加熱，則會發生碳化物M23C6析出。這些固溶體層的鉻碳化合物最易在晶界處生成。若條件適當，當加wcr＜12％時，晶粒邊界會出現貧鉻，即減少了晶界的鉻有效含量，導致鋼的耐腐蝕性能降低-產生晶間腐蝕。因而碳是降低耐腐蝕性的一種有害元素，不銹鋼若以耐腐蝕為主要目的時，不銹鋼碳的含量愈少，耐腐蝕性愈好。在我國不銹鋼的牌號中，wc≤0.08％或≤0.06％的，稱之為低碳不銹鋼，例如：06Cr19Ni10．wc≤0.03％的稱之為超低碳不銹鋼，例如：022Cr19Ni10。
上述合(he)金(jin)元(yuan)素對鋼(gang)的(de)(de)作用(yong)(yong)不(bu)(bu)是(shi)簡(jian)單的(de)(de)疊加，也不(bu)(bu)是(shi)相(xiang)互抵消(xiao)的(de)(de)。它們相(xiang)互之間有(you)時會發生新(xin)的(de)(de)物(wu)理(li)化(hua)學作用(yong)(yong)，往往會引起強化(hua)力(li)學性(xing)能(neng)的(de)(de)作用(yong)(yong)。各種合(he)金(jin)元(yuan)素對不(bu)(bu)銹鋼(gang)組織(zhi)結構和性(xing)能(neng)的(de)(de)影響見(jian)(jian)表(biao)1-13，亦可(ke)參見(jian)(jian)圖1-1、圖1-2。從表(biao)中可(ke)以看出，合(he)金(jin)元(yuan)素對不(bu)(bu)銹鋼(gang)組織(zhi)的(de)(de)影響基本上分三(san)大類：第一(yi)類是(shi)形(xing)(xing)成鐵素體(ti)的(de)(de)元(yuan)素，有(you)鉻、硅(gui)、鋁、鉬、鈦(tai)、鈮等；第二類是(shi)形(xing)(xing)成奧氏體(ti)的(de)(de)元(yuan)素，有(you)碳(tan)、氮、鎳、錳(meng)、銅(tong)，其(qi)中碳(tan)和氮的(de)(de)作用(yong)(yong)程度(du)最大；第三(san)類是(shi)形(xing)(xing)成碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)元(yuan)素、有(you)鈮、鈦(tai)、碳(tan)、鉻、鎢、錳(meng)、鉬等。加入(ru)銅(tong)、鋁、鈦(tai)、鈮、氮等元(yuan)素能(neng)促(cu)使鋼(gang)產生彌(mi)散(san)硬化(hua)，從而提高鋼(gang)的(de)(de)熱強性(xing)。
表1-13 各種合金元素對不銹鋼(gang)組(zu)織結構和性能的影響
