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(ge)、硅、鋁對不銹鋼(gang)組織(zhi)和(he)性能的(de)影(ying)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(he)性能的影響
鎳(nie)是(shi)擴(kuo)大奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)區的(de)(de)元(yuan)(yuan)素，在(zai)(zai)(zai)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)多與鉻(ge)配合(he)，以獲得奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)雙相組(zu)織(zhi)(zhi)或單相奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)，使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具(ju)有更好(hao)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和良(liang)好(hao)的(de)(de)成(cheng)形性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)及焊接性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。鎳(nie)能(neng)(neng)(neng)使合(he)金表面(mian)鈍(dun)化(hua)，擴(kuo)大鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)酸(suan)中(zhong)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)范圍，但不能(neng)(neng)(neng)改善(shan)其對稀硝酸(suan)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。它(ta)能(neng)(neng)(neng)提高(gao)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)抗硫酸(suan)、鹽酸(suan)等(deng)腐蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，是(shi)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)主要(yao)(yao)合(he)金元(yuan)(yuan)素。如(ru)果(guo)單獨使用鎳(nie)作為(wei)(wei)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)合(he)金元(yuan)(yuan)素，其質(zhi)量(liang)分數要(yao)(yao)高(gao)達(da)24％才能(neng)(neng)(neng)得到全(quan)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)，而(er)在(zai)(zai)(zai)低碳鉻(ge)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)（wcr＞17％）的(de)(de)基礎上，加(jia)入質(zhi)量(liang)分數為(wei)(wei)9％的(de)(de)鎳(nie)，即(ji)可獲得耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)好(hao)、綜合(he)力(li)學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)好(hao)的(de)(de)室溫(wen)下穩定的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)(zhi)，既能(neng)(neng)(neng)滿(man)足鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)要(yao)(yao)求，又能(neng)(neng)(neng)提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)高(gao)溫(wen)強度和抗氧化(hua)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，成(cheng)為(wei)(wei)一種具(ju)有良(liang)好(hao)綜合(he)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種。
3. 鉬和(he)銅對不銹鋼(gang)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(ke)以提高(gao)鋼對非氧化性介質的(de)(de)抗蝕能力，進(jin)一步(bu)擴大鋼的(de)(de)穩定(ding)性范(fan)圍。在鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼中加入(ru)銅能促使(shi)鋼產(chan)生彌散硬(ying)化組織，提高(gao)鋼的(de)(de)熱強性。與鉬配合使(shi)用，可(ke)進(jin)一步(bu)提高(gao)鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼在稀(xi)硫酸中的(de)(de)耐蝕性能。列(lie)人我國(guo)國(guo)家標準的(de)(de)牌號有06Cr18Ni12Mo2Cu2和022Cr18Ni14Mo2Cu2等(deng)。
4. 錳(meng)和氮對不銹鋼(gang)組(zu)織和性能的(de)影響
錳和氮(dan)，它們(men)都(dou)是促進(jin)奧氏體形成的元素，其中(zhong)氮(dan)比錳的作用更為(wei)強烈(lie)。為(wei)了節省昂(ang)貴的鎳的用量，可用它們(men)替代(dai)奧氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的一部分鎳。錳和氮(dan)能大大提高(gao)鉻不(bu)(bu)銹(xiu)鋼在有機酸中(zhong)的耐蝕性。
這(zhe)類鋼(gang)列人我國(guo)國(guo)家標準(zhun)的(de)(de)牌號有(you)12Cr17Mn6Ni5N（1Cr17Mn6Ni5N）和12Cr18Mn9Ni5N（1Cr18Mn8Ni5N）。當錳(meng)含量(liang)過高時，對含鉻量(liang)較低的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)耐蝕性不(bu)利，還(huan)會使(shi)鑄鋼(gang)件產(chan)生氣孔，同(tong)(tong)時增加(jia)材料(liao)或接(jie)頭(tou)的(de)(de)硬度(du)，給冷加(jia)工帶來(lai)困(kun)難。氮與(yu)碳共同(tong)(tong)作(zuo)用能提高奧(ao)氏體(ti)型鋼(gang)的(de)(de)熱強性，氮的(de)(de)強化作(zuo)用在(zai)于(yu)時效過程(cheng)中(zhong)形成氮化物和碳氮化物。
氮(dan)對雙相不銹鋼有重要作(zuo)用：在焊接(jie)接(jie)頭熱(re)影(ying)響區快速冷卻時，氮(dan)促進了(le)高溫(wen)下(xia)形成(cheng)的(de)鐵素(su)體(ti)逆轉變(bian)為足夠(gou)的(de)二(er)次(ci)奧氏體(ti)以維持(chi)必要的(de)相平衡，提(ti)(ti)高了(le)接(jie)頭的(de)耐蝕(shi)性(xing)；氮(dan)可(ke)以提(ti)(ti)高富氮(dan)奧氏體(ti)相的(de)耐孔蝕(shi)能力，與富鉻、鉬的(de)鐵素(su)體(ti)相取得平衡，提(ti)(ti)高了(le)材料整(zheng)體(ti)的(de)耐孔蝕(shi)性(xing)能；氮(dan)能減輕鉻、鎳等元素(su)在兩相中分布的(de)差異，降低(di)選擇腐蝕(shi)的(de)傾向(xiang)性(xing)。
5. 鈦和(he)鈮對不銹鋼(gang)組織和(he)性能(neng)的(de)影(ying)響
鈦(tai)和鈮(ni)，它們與(yu)碳(tan)的親(qin)和力比鉻大，能優(you)先(xian)形成穩定碳(tan)化物，減輕晶間腐蝕傾向。
在(zai)鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，當(dang)鈦的(de)(de)加入(ru)(ru)量(liang)大(da)(da)于碳(tan)(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)5倍(bei)，或(huo)者鈮(ni)(ni)的(de)(de)加入(ru)(ru)量(liang)大(da)(da)于碳(tan)(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)8倍(bei)時(shi)，可以(yi)使絕大(da)(da)部(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)碳(tan)(tan)存在(zai)于鈦或(huo)鈮(ni)(ni)的(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物之中(zhong)，因而使固(gu)溶碳(tan)(tan)的(de)(de)質量(liang)分(fen)(fen)數降到0.03％以(yi)下，這就能(neng)(neng)保證(zheng)鉻(ge)在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)有效固(gu)溶濃度。由于鉻(ge)在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)有效固(gu)溶濃度得(de)到保證(zheng)、從而改善鋼(gang)(gang)的(de)(de)抗晶間腐蝕能(neng)(neng)力。鈮(ni)(ni)的(de)(de)質量(liang)分(fen)(fen)數達到0.5％～2.0％，既能(neng)(neng)提高(gao)奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)熱強(qiang)性，又能(neng)(neng)提高(gao)鋼(gang)(gang)的(de)(de)持久塑(su)性。鈮(ni)(ni)在(zai)含(han)碳(tan)(tan)量(liang)較(jiao)低的(de)(de)奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)中(zhong)會促進(jin)近縫區和焊縫金屬產生(sheng)裂紋，在(zai)鉻(ge)鎳奧氏體(ti)鋼(gang)(gang)中(zhong)鈮(ni)(ni)的(de)(de)質量(liang)分(fen)(fen)數應控制在(zai)1.0％范圍(wei)內。這類鋼(gang)(gang)列入(ru)(ru)我國國家標(biao)準的(de)(de)牌號很多，如06Cr18Ni11Ti和06Cr18Nil1Nb等。
6. 碳對(dui)不(bu)銹鋼(gang)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)素對鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)不(bu)是(shi)簡單的(de)(de)(de)疊加(jia)，也不(bu)是(shi)相互抵消的(de)(de)(de)。它們相互之間有(you)時會(hui)發生(sheng)新的(de)(de)(de)物理(li)化(hua)(hua)學作用(yong)(yong)，往(wang)(wang)往(wang)(wang)會(hui)引起強化(hua)(hua)力學性能的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)。各種合(he)金元(yuan)素對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)組織結構和(he)性能的(de)(de)(de)影(ying)響見表1-13，亦可參見圖1-1、圖1-2。從表中(zhong)可以(yi)看(kan)出，合(he)金元(yuan)素對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)組織的(de)(de)(de)影(ying)響基本上分三大類：第一類是(shi)形成(cheng)鐵(tie)素體的(de)(de)(de)元(yuan)素，有(you)鉻(ge)、硅、鋁、鉬、鈦、鈮(ni)等；第二類是(shi)形成(cheng)奧(ao)氏體的(de)(de)(de)元(yuan)素，有(you)碳、氮(dan)、鎳(nie)、錳(meng)、銅，其中(zhong)碳和(he)氮(dan)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)程度最大；第三類是(shi)形成(cheng)碳化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)元(yuan)素、有(you)鈮(ni)、鈦、碳、鉻(ge)、鎢、錳(meng)、鉬等。加(jia)入銅、鋁、鈦、鈮(ni)、氮(dan)等元(yuan)素能促使鋼(gang)(gang)產生(sheng)彌(mi)散硬(ying)化(hua)(hua)，從而提高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)熱強性。
表1-13 各種合金元素對不銹鋼組織結構(gou)和(he)性(xing)能的影(ying)響
