下面介紹不(bu)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(gui)、鋁對(dui)不銹(xiu)鋼組織(zhi)和性能(neng)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(nie)對不銹(xiu)鋼組(zu)織和性能的影響
鎳是擴大奧(ao)(ao)氏體區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)元素，在不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)多與(yu)鉻配合，以獲(huo)得奧(ao)(ao)氏體-鐵素體雙相(xiang)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)或(huo)單(dan)相(xiang)奧(ao)(ao)氏體組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，使鋼(gang)(gang)具有更好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)和良好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成形性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)及焊接性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。鎳能(neng)(neng)(neng)使合金表面(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)，擴大鋼(gang)(gang)在酸(suan)(suan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)范圍，但(dan)不(bu)能(neng)(neng)(neng)改(gai)善其(qi)對稀硝酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)。它能(neng)(neng)(neng)提(ti)高不(bu)銹鋼(gang)(gang)抗(kang)硫(liu)酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)等(deng)腐蝕介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，是耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)合金元素。如(ru)果(guo)單(dan)獨使用(yong)鎳作為不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金元素，其(qi)質(zhi)量(liang)(liang)分數要(yao)(yao)高達24％才能(neng)(neng)(neng)得到全(quan)奧(ao)(ao)氏體組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，而在低碳鉻不(bu)銹鋼(gang)(gang)（wcr＞17％）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎上，加入(ru)質(zhi)量(liang)(liang)分數為9％的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎳，即(ji)可(ke)獲(huo)得耐(nai)蝕性(xing)(xing)好(hao)(hao)、綜(zong)(zong)合力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)室溫下穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏體組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)，既能(neng)(neng)(neng)滿足鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)要(yao)(yao)求，又能(neng)(neng)(neng)提(ti)高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫強度和抗(kang)氧化(hua)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)，成為一種具有良好(hao)(hao)綜(zong)(zong)合性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種。
3. 鉬和(he)銅對不銹鋼組(zu)織和(he)性能的影(ying)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。
銅可(ke)以提(ti)高(gao)鋼(gang)對非氧化性(xing)介質的(de)(de)抗蝕能(neng)力，進一(yi)步擴大鋼(gang)的(de)(de)穩(wen)定性(xing)范圍(wei)。在(zai)鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)中加入銅能(neng)促使(shi)鋼(gang)產生(sheng)彌散硬(ying)化組(zu)織(zhi)，提(ti)高(gao)鋼(gang)的(de)(de)熱強性(xing)。與鉬配合使(shi)用(yong)，可(ke)進一(yi)步提(ti)高(gao)鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)稀硫酸中的(de)(de)耐蝕性(xing)能(neng)。列(lie)人(ren)我(wo)國國家標準(zhun)的(de)(de)牌號(hao)有06Cr18Ni12Mo2Cu2和022Cr18Ni14Mo2Cu2等(deng)。
4. 錳和(he)氮對(dui)不銹鋼組織和(he)性能的影響
錳和氮(dan)，它(ta)們都是促(cu)進奧氏體(ti)形成的元素，其(qi)中氮(dan)比錳的作用(yong)更為強烈。為了節省昂貴的鎳的用(yong)量，可用(yong)它(ta)們替代奧氏體(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的一部分(fen)鎳。錳和氮(dan)能大(da)大(da)提高鉻不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在有(you)機酸中的耐(nai)蝕(shi)性。
這(zhe)類鋼(gang)(gang)列人(ren)我國國家標(biao)準的(de)牌號(hao)有12Cr17Mn6Ni5N（1Cr17Mn6Ni5N）和12Cr18Mn9Ni5N（1Cr18Mn8Ni5N）。當錳(meng)含(han)量過高(gao)時，對(dui)含(han)鉻量較低的(de)不銹鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)性不利，還會使鑄鋼(gang)(gang)件產生(sheng)氣(qi)孔，同時增加材料(liao)或接頭的(de)硬度，給冷加工帶來困難(nan)。氮(dan)與碳(tan)共同作(zuo)用能提高(gao)奧(ao)氏(shi)體型鋼(gang)(gang)的(de)熱強性，氮(dan)的(de)強化(hua)(hua)作(zuo)用在于時效過程中形成氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)和碳(tan)氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)。
氮(dan)對雙相(xiang)不銹鋼有重(zhong)要作(zuo)用(yong)：在焊接接頭熱影響(xiang)區快速冷卻時，氮(dan)促(cu)進了(le)高(gao)溫下形成的(de)鐵素體(ti)(ti)逆轉變(bian)為足夠的(de)二(er)次奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)以維持必要的(de)相(xiang)平(ping)衡，提(ti)高(gao)了(le)接頭的(de)耐蝕性(xing)(xing)；氮(dan)可以提(ti)高(gao)富氮(dan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)的(de)耐孔蝕能(neng)力，與富鉻、鉬的(de)鐵素體(ti)(ti)相(xiang)取得平(ping)衡，提(ti)高(gao)了(le)材料整體(ti)(ti)的(de)耐孔蝕性(xing)(xing)能(neng)；氮(dan)能(neng)減輕鉻、鎳等元素在兩(liang)相(xiang)中分布(bu)的(de)差異，降低選擇腐蝕的(de)傾向性(xing)(xing)。
5. 鈦和(he)鈮對不銹(xiu)鋼組織和(he)性能的影響
鈦和鈮，它們(men)與(yu)碳的親和力(li)比鉻(ge)大，能優先形成穩定碳化(hua)物(wu)，減(jian)輕晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向(xiang)。
在(zai)鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，當鈦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入(ru)(ru)量(liang)大于碳(tan)(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)5倍(bei)，或(huo)者鈮(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入(ru)(ru)量(liang)大于碳(tan)(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)8倍(bei)時，可以使(shi)絕大部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)存(cun)在(zai)于鈦或(huo)鈮(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化物之中(zhong)，因而使(shi)固溶碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)降到0.03％以下，這就能保證鉻(ge)在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有效固溶濃度。由于鉻(ge)在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有效固溶濃度得到保證、從而改善鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗晶間腐蝕(shi)能力。鈮(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)達到0.5％～2.0％，既(ji)能提高奧氏體鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱強性，又能提高鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)持久(jiu)塑性。鈮(ni)在(zai)含(han)碳(tan)(tan)量(liang)較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體鋼(gang)(gang)中(zhong)會(hui)促進近縫區(qu)和焊(han)縫金屬產生裂紋，在(zai)鉻(ge)鎳奧氏體鋼(gang)(gang)中(zhong)鈮(ni)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)應控制在(zai)1.0％范(fan)圍內(nei)。這類(lei)鋼(gang)(gang)列(lie)入(ru)(ru)我國國家標準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)牌號(hao)很多(duo)，如06Cr18Ni11Ti和06Cr18Nil1Nb等。
6. 碳對不銹鋼(gang)組(zu)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(shu)合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)對(dui)(dui)鋼的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)不(bu)是(shi)(shi)簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)疊(die)加，也不(bu)是(shi)(shi)相互抵(di)消的(de)(de)(de)。它(ta)們(men)相互之間有(you)(you)時會發生(sheng)新(xin)的(de)(de)(de)物(wu)理化(hua)學作(zuo)(zuo)用(yong)，往(wang)往(wang)會引起強化(hua)力學性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。各種合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)對(dui)(dui)不(bu)銹鋼組織結構和性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影(ying)響見(jian)表(biao)1-13，亦(yi)可(ke)參見(jian)圖(tu)1-1、圖(tu)1-2。從表(biao)中(zhong)可(ke)以看出，合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)對(dui)(dui)不(bu)銹鋼組織的(de)(de)(de)影(ying)響基本上分三(san)大(da)類(lei)(lei)：第一類(lei)(lei)是(shi)(shi)形(xing)成鐵(tie)素(su)體的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，有(you)(you)鉻、硅、鋁(lv)、鉬(mu)(mu)、鈦、鈮(ni)等；第二(er)類(lei)(lei)是(shi)(shi)形(xing)成奧氏(shi)體的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，有(you)(you)碳(tan)、氮、鎳(nie)、錳、銅，其中(zhong)碳(tan)和氮的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)程度最大(da)；第三(san)類(lei)(lei)是(shi)(shi)形(xing)成碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)、有(you)(you)鈮(ni)、鈦、碳(tan)、鉻、鎢、錳、鉬(mu)(mu)等。加入銅、鋁(lv)、鈦、鈮(ni)、氮等元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)能促使鋼產生(sheng)彌散硬化(hua)，從而提高鋼的(de)(de)(de)熱強性(xing)(xing)。
表(biao)1-13 各(ge)種合金(jin)元素對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)組織結構和性能的影(ying)響(xiang)
