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(xiu)鋼組織和性能的影響
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)不銹鋼組(zu)織和性能的影響
鎳是(shi)(shi)擴大奧(ao)氏體(ti)(ti)區的(de)元素，在不銹鋼(gang)(gang)(gang)中多與鉻配合(he)，以獲(huo)得(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)組(zu)(zu)織或單相(xiang)奧(ao)氏體(ti)(ti)組(zu)(zu)織，使鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有更好(hao)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)和良好(hao)的(de)成形性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)及焊接性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。鎳能(neng)(neng)(neng)(neng)使合(he)金(jin)(jin)表面鈍化，擴大鋼(gang)(gang)(gang)在酸(suan)(suan)中的(de)鈍化范圍(wei)，但不能(neng)(neng)(neng)(neng)改(gai)善(shan)其對稀硝酸(suan)(suan)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)。它能(neng)(neng)(neng)(neng)提高不銹鋼(gang)(gang)(gang)抗硫酸(suan)(suan)、鹽酸(suan)(suan)等腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)(zhi)的(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)，是(shi)(shi)耐(nai)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)主要(yao)(yao)合(he)金(jin)(jin)元素。如果單獨使用鎳作為不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)合(he)金(jin)(jin)元素，其質(zhi)(zhi)量分數要(yao)(yao)高達24％才能(neng)(neng)(neng)(neng)得(de)到全奧(ao)氏體(ti)(ti)組(zu)(zu)織，而在低碳鉻不銹鋼(gang)(gang)(gang)（wcr＞17％）的(de)基礎上，加入質(zhi)(zhi)量分數為9％的(de)鎳，即可獲(huo)得(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)好(hao)、綜合(he)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)好(hao)的(de)室溫(wen)下穩定的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)組(zu)(zu)織，既(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)滿足鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)要(yao)(yao)求，又能(neng)(neng)(neng)(neng)提高鋼(gang)(gang)(gang)的(de)高溫(wen)強度和抗氧化性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)，成為一種(zhong)具(ju)有良好(hao)綜合(he)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)。
3. 鉬和(he)銅對不(bu)銹鋼(gang)組(zu)織和(he)性能的(de)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。
銅可(ke)以提高(gao)鋼(gang)對非氧化(hua)性介(jie)質的(de)抗蝕能(neng)力(li)，進一步擴大(da)鋼(gang)的(de)穩定性范圍。在鉻(ge)鎳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加入銅能(neng)促使鋼(gang)產生彌散硬化(hua)組織，提高(gao)鋼(gang)的(de)熱強性。與鉬(mu)配合(he)使用，可(ke)進一步提高(gao)鉻(ge)鎳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在稀硫酸中的(de)耐蝕性能(neng)。列人(ren)我國國家(jia)標(biao)準的(de)牌號有06Cr18Ni12Mo2Cu2和022Cr18Ni14Mo2Cu2等。
4. 錳和氮(dan)對不銹鋼組織和性(xing)能(neng)的影響
錳和氮，它們都(dou)是促(cu)進奧氏(shi)體形成的(de)元素，其中氮比錳的(de)作用更(geng)為強烈(lie)。為了節省(sheng)昂貴的(de)鎳的(de)用量(liang)，可用它們替代奧氏(shi)體型(xing)不銹鋼中的(de)一部分鎳。錳和氮能大(da)大(da)提高鉻不銹鋼在(zai)有機(ji)酸中的(de)耐蝕性。
這類鋼(gang)(gang)列(lie)人(ren)我國國家(jia)標準(zhun)的(de)(de)(de)牌號(hao)有12Cr17Mn6Ni5N（1Cr17Mn6Ni5N）和12Cr18Mn9Ni5N（1Cr18Mn8Ni5N）。當錳(meng)含量過(guo)高(gao)時(shi)，對含鉻量較低的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性不(bu)利，還會使鑄(zhu)鋼(gang)(gang)件產生氣孔，同時(shi)增加材料或接頭(tou)的(de)(de)(de)硬度(du)，給冷加工帶來(lai)困難(nan)。氮(dan)(dan)與碳共同作(zuo)(zuo)用(yong)能提(ti)高(gao)奧(ao)氏體型鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)熱強性，氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)強化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)在于時(shi)效過(guo)程中(zhong)形成氮(dan)(dan)化(hua)物(wu)和碳氮(dan)(dan)化(hua)物(wu)。
氮(dan)對(dui)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼有重要作(zuo)用：在焊接(jie)接(jie)頭(tou)熱影響區快速冷卻時，氮(dan)促進(jin)了(le)高溫下形成的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)逆轉變為(wei)足夠的(de)(de)(de)二次(ci)奧(ao)氏體(ti)(ti)以(yi)維持必要的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)平衡，提高了(le)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)；氮(dan)可(ke)以(yi)提高富(fu)氮(dan)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)孔蝕能力，與(yu)富(fu)鉻、鉬的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)取得(de)平衡，提高了(le)材料整體(ti)(ti)的(de)(de)(de)耐(nai)孔蝕性(xing)能；氮(dan)能減輕鉻、鎳等元素(su)在兩相(xiang)(xiang)中分布的(de)(de)(de)差異，降(jiang)低選擇腐蝕的(de)(de)(de)傾(qing)向性(xing)。
5. 鈦(tai)和(he)鈮對不銹鋼組織和(he)性能的(de)影(ying)響
鈦(tai)和(he)鈮，它(ta)們(men)與碳的親和(he)力比鉻大，能優先形成(cheng)穩定碳化物，減(jian)輕晶間腐(fu)蝕傾向。
在(zai)(zai)鉻(ge)鎳不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，當鈦(tai)的(de)(de)(de)加入(ru)量(liang)大于(yu)(yu)碳(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)5倍，或(huo)者鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)加入(ru)量(liang)大于(yu)(yu)碳(tan)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)8倍時，可以使(shi)(shi)絕大部分的(de)(de)(de)碳(tan)存在(zai)(zai)于(yu)(yu)鈦(tai)或(huo)鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)碳(tan)化物(wu)之中(zhong)，因而使(shi)(shi)固溶(rong)碳(tan)的(de)(de)(de)質量(liang)分數(shu)降到0.03％以下(xia)，這(zhe)就能(neng)保證鉻(ge)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)有(you)效固溶(rong)濃(nong)(nong)度。由于(yu)(yu)鉻(ge)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)有(you)效固溶(rong)濃(nong)(nong)度得到保證、從而改(gai)善鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)抗晶間腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)。鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)質量(liang)分數(shu)達到0.5％～2.0％，既能(neng)提高(gao)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)熱強性，又能(neng)提高(gao)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)持久(jiu)塑性。鈮(ni)(ni)在(zai)(zai)含(han)碳(tan)量(liang)較低的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)中(zhong)會促進近(jin)縫區和焊縫金屬(shu)產生裂紋，在(zai)(zai)鉻(ge)鎳奧(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)中(zhong)鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)質量(liang)分數(shu)應(ying)控制(zhi)在(zai)(zai)1.0％范(fan)圍(wei)內。這(zhe)類鋼(gang)(gang)列入(ru)我國國家標準的(de)(de)(de)牌號很(hen)多，如06Cr18Ni11Ti和06Cr18Nil1Nb等(deng)。
6. 碳對不銹(xiu)鋼組(zu)織和(he)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)合金元素(su)(su)對鋼(gang)的(de)(de)作用不(bu)是(shi)簡(jian)單的(de)(de)疊(die)加，也不(bu)是(shi)相互(hu)抵消的(de)(de)。它們相互(hu)之間有(you)時會發生新的(de)(de)物(wu)理化(hua)學作用，往(wang)(wang)往(wang)(wang)會引起強化(hua)力學性能的(de)(de)作用。各種合金元素(su)(su)對不(bu)銹鋼(gang)組(zu)織結構和性能的(de)(de)影(ying)(ying)響見(jian)表1-13，亦可參見(jian)圖1-1、圖1-2。從(cong)表中可以看(kan)出，合金元素(su)(su)對不(bu)銹鋼(gang)組(zu)織的(de)(de)影(ying)(ying)響基本上分三大類：第一類是(shi)形成(cheng)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)元素(su)(su)，有(you)鉻、硅(gui)、鋁、鉬、鈦、鈮等(deng)；第二類是(shi)形成(cheng)奧氏體(ti)的(de)(de)元素(su)(su)，有(you)碳、氮(dan)、鎳、錳(meng)、銅，其中碳和氮(dan)的(de)(de)作用程度(du)最大；第三類是(shi)形成(cheng)碳化(hua)物(wu)的(de)(de)元素(su)(su)、有(you)鈮、鈦、碳、鉻、鎢、錳(meng)、鉬等(deng)。加入銅、鋁、鈦、鈮、氮(dan)等(deng)元素(su)(su)能促使鋼(gang)產生彌散硬化(hua)，從(cong)而提(ti)高(gao)鋼(gang)的(de)(de)熱強性。
表1-13 各種合金元(yuan)素對不銹(xiu)鋼組織結構和性能的影響
