現(xiàn)在已知的化學(xué)元素多達(dá)百來(lái)種，常用到工業(yè)生產(chǎn)的鋼鐵材料中大概二十多種。就不銹鋼而言，最常用的化學(xué)元素有十幾種，除了基本元素鐵之外，能夠影響不銹鋼的性能和組織的元素是：碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。而除了碳、硅、氮之外，其余的化學(xué)元素都是周期表中位于過(guò)渡族的元素。

事實(shí)上工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種甚至十幾種元素的，當(dāng)幾種元素共同存在于不銹鋼體中時(shí)，它們的互相影響遠(yuǎn)比各自單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多，因?yàn)榇藭r(shí)不但要考慮各元素自身的作用，還要注意這些元素互相影響，所以不銹鋼的金相組織和性能受各種元素影響的總和來(lái)決定。

鉻對(duì)不銹鋼中的決定作用

能決定不銹鋼屬性的元素只有一種，那就是鉻。每種不銹鋼體內(nèi)都有一定數(shù)量的鉻。所有的不銹鋼都必須含有鉻。而鉻之所以是能決定不銹鋼性能的主要元素，根本原因是向不銹鋼中添加鉻作為合金元素以后，可以促使鋼體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗外界腐蝕破壞的方面發(fā)展。具體的說(shuō)明主要有兩點(diǎn)，首先鉻可以使鐵基固溶體的電極電位提高，其次鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化。其中所謂鈍化是指因?yàn)殛?yáng)極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。金屬和合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。

碳在不銹鋼中的兩重性

碳是工業(yè)用鋼鐵生產(chǎn)的主要元素之一，碳在鋼中的含量和其分布的形式很大程度上決定了鋼的性能和組織，而在不銹鋼中碳的影響更是特別明顯。碳對(duì)不銹鋼組織的影響有兩點(diǎn)，其一碳是穩(wěn)定奧氏體的元素，并且作用比例很大（約是鎳的30倍），其二是由于碳和鉻的親和力很大，和鉻形成一系列復(fù)雜的碳化物。因此從強(qiáng)度與耐腐蝕性能看，碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。知道這點(diǎn)，就可以根據(jù)不同的使用要求，來(lái)選擇不同含碳量的不銹鋼。

鎳在不銹鋼中的作用

鎳能有效增強(qiáng)不銹鋼的耐腐蝕性能，是非常重要的合金元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織，含鎳量要達(dá)到24％；而只有含鎳27％時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能明顯改變。因此鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí)，含鎳的不銹鋼卻具有許多優(yōu)秀的性能。所以可以知道，鎳能使高鉻鋼的組織發(fā)生變化，從而改善不銹鋼的耐腐蝕性能和不銹鋼加工工藝性能。

錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳

鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點(diǎn)雖然很多，但隨著不銹鋼的需求量越來(lái)越大，而鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū)，所以全球范圍內(nèi)都出現(xiàn)鎳供需矛盾。所以在很多地方，都在研究和應(yīng)用以錳和氮來(lái)代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。
錳能降低鋼的臨界淬火速度，從而在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。不過(guò)對(duì)于提高鋼的耐腐蝕性能，錳用處不大。因?yàn)殄i對(duì)提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低，所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼，但均不能當(dāng)作不銹鋼使用。 錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一，即2％的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體，并且作用的程度比鎳還要大。例如，欲使含18％鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織，以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼，目前已在工業(yè)中獲得應(yīng)用，有的已順利代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。

另外在不銹鋼中加鈦或鈮主要是為了防止不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕。而鉬和銅則能提高部分不銹鋼的耐腐蝕性能。