下面介紹不銹(xiu)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(gang)組(zu)織和性能的影響
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(dui)不銹鋼(gang)組織和性(xing)能的(de)影響
鎳(nie)是(shi)擴(kuo)大奧(ao)氏(shi)體(ti)區的元素(su)(su)，在不(bu)銹鋼(gang)(gang)中多與鉻配合(he)，以(yi)獲得奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素(su)(su)體(ti)雙相組(zu)(zu)織或單(dan)相奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)(zu)織，使(shi)鋼(gang)(gang)具有(you)更好(hao)的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)和良好(hao)的成形(xing)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)及焊(han)接(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。鎳(nie)能(neng)(neng)(neng)使(shi)合(he)金表面(mian)鈍化，擴(kuo)大鋼(gang)(gang)在酸(suan)中的鈍化范圍，但不(bu)能(neng)(neng)(neng)改(gai)善其對稀硝酸(suan)的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)。它能(neng)(neng)(neng)提高(gao)(gao)不(bu)銹鋼(gang)(gang)抗硫酸(suan)、鹽酸(suan)等(deng)腐蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)的性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，是(shi)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)鋼(gang)(gang)的主要合(he)金元素(su)(su)。如果單(dan)獨使(shi)用鎳(nie)作為不(bu)銹鋼(gang)(gang)的合(he)金元素(su)(su)，其質(zhi)量分數要高(gao)(gao)達(da)24％才能(neng)(neng)(neng)得到(dao)全奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)(zu)織，而在低碳(tan)鉻不(bu)銹鋼(gang)(gang)（wcr＞17％）的基礎上，加入質(zhi)量分數為9％的鎳(nie)，即可獲得耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)好(hao)、綜合(he)力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)好(hao)的室溫下穩定的奧(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)(zu)織，既能(neng)(neng)(neng)滿足鋼(gang)(gang)的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)要求，又能(neng)(neng)(neng)提高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)的高(gao)(gao)溫強度和抗氧(yang)化性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，成為一種具有(you)良好(hao)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的鋼(gang)(gang)種。
3. 鉬和(he)銅對不銹鋼組織(zhi)和(he)性能的影響(xiang)
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。
銅可以提高(gao)鋼(gang)對非氧化(hua)性介質(zhi)的抗蝕能力，進一(yi)步擴大鋼(gang)的穩定性范圍。在鉻(ge)鎳(nie)不銹(xiu)鋼(gang)中加入銅能促使鋼(gang)產生彌散(san)硬化(hua)組織，提高(gao)鋼(gang)的熱(re)強性。與鉬(mu)配合使用，可進一(yi)步提高(gao)鉻(ge)鎳(nie)不銹(xiu)鋼(gang)在稀硫酸中的耐蝕性能。列人我國國家標準的牌號有06Cr18Ni12Mo2Cu2和022Cr18Ni14Mo2Cu2等。
4. 錳和氮對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼組織和性能的(de)影響
錳和氮(dan)，它(ta)們都是促進(jin)奧(ao)氏(shi)體(ti)形成的(de)(de)元素，其中氮(dan)比錳的(de)(de)作用更為(wei)強烈。為(wei)了節省昂貴的(de)(de)鎳(nie)的(de)(de)用量，可(ke)用它(ta)們替代奧(ao)氏(shi)體(ti)型不銹鋼中的(de)(de)一部分鎳(nie)。錳和氮(dan)能大(da)(da)大(da)(da)提高鉻(ge)不銹鋼在有機酸中的(de)(de)耐蝕性。
這(zhe)類鋼列人(ren)我國國家(jia)標準的牌號有12Cr17Mn6Ni5N（1Cr17Mn6Ni5N）和12Cr18Mn9Ni5N（1Cr18Mn8Ni5N）。當(dang)錳(meng)含(han)量過(guo)高(gao)時，對含(han)鉻(ge)量較低的不銹鋼的耐蝕性不利，還(huan)會使鑄鋼件產生(sheng)氣(qi)孔，同(tong)時增加(jia)材料或接頭(tou)的硬(ying)度，給冷加(jia)工(gong)帶來(lai)困難。氮(dan)與碳共同(tong)作(zuo)用(yong)能(neng)提(ti)高(gao)奧氏(shi)體型鋼的熱強性，氮(dan)的強化作(zuo)用(yong)在于時效過(guo)程中形(xing)成(cheng)氮(dan)化物(wu)和碳氮(dan)化物(wu)。
氮對雙相(xiang)不銹鋼有重要(yao)作用：在焊(han)接(jie)接(jie)頭熱影響區快速(su)冷卻(que)時，氮促(cu)進了高(gao)(gao)溫下(xia)形成的(de)鐵素(su)(su)體(ti)逆轉變為足夠的(de)二次奧氏體(ti)以維持必要(yao)的(de)相(xiang)平衡，提高(gao)(gao)了接(jie)頭的(de)耐(nai)蝕性(xing)；氮可以提高(gao)(gao)富(fu)氮奧氏體(ti)相(xiang)的(de)耐(nai)孔蝕能力，與富(fu)鉻、鉬(mu)的(de)鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)取(qu)得平衡，提高(gao)(gao)了材料整體(ti)的(de)耐(nai)孔蝕性(xing)能；氮能減輕鉻、鎳(nie)等元(yuan)素(su)(su)在兩相(xiang)中分(fen)布的(de)差異(yi)，降低選(xuan)擇腐蝕的(de)傾向(xiang)性(xing)。
5. 鈦和(he)(he)鈮對不銹鋼(gang)組織(zhi)和(he)(he)性能(neng)的影響
鈦和(he)鈮，它們與碳(tan)的親和(he)力比鉻(ge)大，能(neng)優先形(xing)成穩定(ding)碳(tan)化物，減輕晶間腐蝕傾向(xiang)。
在(zai)鉻(ge)鎳不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)，當(dang)鈦的(de)加入(ru)量(liang)(liang)大(da)于(yu)(yu)碳(tan)含量(liang)(liang)的(de)5倍(bei)，或者鈮(ni)的(de)加入(ru)量(liang)(liang)大(da)于(yu)(yu)碳(tan)含量(liang)(liang)的(de)8倍(bei)時，可以使絕大(da)部分的(de)碳(tan)存在(zai)于(yu)(yu)鈦或鈮(ni)的(de)碳(tan)化物之中(zhong)(zhong)，因(yin)而(er)使固(gu)溶(rong)碳(tan)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)降到0.03％以下，這就能(neng)保證(zheng)鉻(ge)在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)有效固(gu)溶(rong)濃(nong)度。由于(yu)(yu)鉻(ge)在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)有效固(gu)溶(rong)濃(nong)度得到保證(zheng)、從(cong)而(er)改(gai)善鋼(gang)(gang)的(de)抗晶(jing)間腐蝕能(neng)力。鈮(ni)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)達到0.5％～2.0％，既能(neng)提(ti)高奧(ao)(ao)氏(shi)體鋼(gang)(gang)的(de)熱強(qiang)性(xing)，又能(neng)提(ti)高鋼(gang)(gang)的(de)持(chi)久塑性(xing)。鈮(ni)在(zai)含碳(tan)量(liang)(liang)較低的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)會促進近縫區和(he)焊縫金屬產生裂紋，在(zai)鉻(ge)鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鈮(ni)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)應控制在(zai)1.0％范圍內。這類鋼(gang)(gang)列入(ru)我(wo)國(guo)國(guo)家標準的(de)牌號很多，如06Cr18Ni11Ti和(he)06Cr18Nil1Nb等。
6. 碳對不銹鋼組織和性能(neng)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)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)對(dui)鋼(gang)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)不(bu)是簡(jian)單的(de)(de)(de)疊加，也不(bu)是相互(hu)抵消的(de)(de)(de)。它們相互(hu)之(zhi)間有(you)時會(hui)發(fa)生新的(de)(de)(de)物(wu)理化(hua)學(xue)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，往(wang)往(wang)會(hui)引起強化(hua)力學(xue)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。各種(zhong)合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)對(dui)不(bu)銹鋼(gang)組織(zhi)結構和(he)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影(ying)響見表(biao)1-13，亦可參見圖(tu)1-1、圖(tu)1-2。從表(biao)中可以(yi)看出，合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)對(dui)不(bu)銹鋼(gang)組織(zhi)的(de)(de)(de)影(ying)響基本上分三(san)大(da)(da)類：第一類是形成鐵(tie)素(su)(su)(su)體的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，有(you)鉻、硅、鋁、鉬(mu)、鈦(tai)、鈮等；第二(er)類是形成奧氏體的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，有(you)碳、氮、鎳、錳、銅，其中碳和(he)氮的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)程度(du)最大(da)(da)；第三(san)類是形成碳化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)、有(you)鈮、鈦(tai)、碳、鉻、鎢、錳、鉬(mu)等。加入(ru)銅、鋁、鈦(tai)、鈮、氮等元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)能(neng)促使鋼(gang)產(chan)生彌散(san)硬(ying)化(hua)，從而提高鋼(gang)的(de)(de)(de)熱強性(xing)。
表1-13 各種合金元(yuan)素對不銹鋼組織結構和性能(neng)的影(ying)響(xiang)
