1.  鉻、硅、鋁

  鉻、硅、鋁為形成鐵素體的元素，是不銹鋼獲得耐蝕性的主要合金元素。在碳鋼的基礎(chǔ)上加入足夠量的鉻［w（Cr）≥12％］，即可使鋼在氧化性介質(zhì)中產(chǎn)生一種與基體組織牢固結(jié)合的鉻鐵氧化物（FeCr）₂O₃的鈍化膜；又能提高鋼在電介質(zhì)中的電極電位，從而使化學(xué)穩(wěn)定性得到提高。硅和鋁同樣能使鋼在氧化性介質(zhì)中生成致密的保護(hù)膜，其中鋁的作用比鉻還明顯。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(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.4％提高到2.4％時(shí)，鋼在980℃時(shí)抗氧化性能提高22倍。如果硅含量過(guò)高，會(huì)嚴(yán)重惡化穩(wěn)定奧氏體型鋼的焊接性，故必須嚴(yán)格控制硅在鋼中的含量。鋁在沉淀硬化體型不銹鋼中，可以提高其在室溫和高溫時(shí)的強(qiáng)度。

2. 鎳

  鎳為形成奧氏體的元素。它能使合金表面鈍化，擴(kuò)大鋼在酸中的鈍化范圍，但不能改善其對(duì)稀硝酸的耐蝕性。它能提高不銹鋼抗硫酸、鹽酸等腐蝕介質(zhì)的性能，是耐蝕鋼的主要合金元素。如果單獨(dú)使用鎳作為不銹鋼合金元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)要高達(dá)24％才能得到全奧氏體組織，但這極不經(jīng)濟(jì)。而在低碳鉻不銹鋼［w（Cr）＞17％］的基礎(chǔ)上，只需加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9％的鎳，即可獲得耐蝕性好、綜合力學(xué)性能也好的室溫下穩(wěn)定的奧氏體組織，既能滿足鋼的耐蝕性要求，又能提高鋼的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能，使其成為一種具有良好綜合性能的鋼種。

3. 鉬和銅

  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(zhì)中的穩(wěn)定性。它的獨(dú)特之處是能抵抗氯離子（Cl-）產(chǎn)生的點(diǎn)腐蝕；同時(shí)也能提高奧氏體型鋼的熱強(qiáng)性，改善奧氏體鋼短時(shí)塑性和持久塑性，對(duì)焊接有利。但是鉬的加入將會(huì)縮小鋼中奧氏體相區(qū)，使奧氏體型不銹鋼中出現(xiàn)鐵素體相。為此，在含鉬的單相奧氏體不銹鋼中，相應(yīng)的奧氏體形成元素，如鎳、錳、氮等的含量略有增加，目的是維持其全奧氏體組織。對(duì)于雙相不銹鋼，鉬促成鐵素體，對(duì)提高耐點(diǎn)腐蝕性能和抗應(yīng)力腐蝕性能都是有益的。但鉬含量過(guò)多則會(huì)降低奧氏體型不銹鋼的韌性。

  在鉻鎳不銹鋼中加入銅能促使鋼產(chǎn)生彌散硬化組織，提高鋼的熱強(qiáng)性。與鉬配合使用，可進(jìn)一步提高鉻鎳不銹鋼在稀硫酸中的耐蝕性。列入我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的牌號(hào)鋼板有06Cr18Ni12Mo2Cu2、022Cr23Ni4MoCuN等。

4. 錳和氮

  錳和氮對(duì)提高不銹鋼的耐蝕性沒(méi)有直接影響，但它們都是促進(jìn)和穩(wěn)定奧氏體的有效元素，其中氮比錳的作用更為明顯。當(dāng)錳含量過(guò)高時(shí)，對(duì)鉻含量較低的不銹鋼的耐蝕性不利，還會(huì)使鑄鋼件產(chǎn)生氣孔，同時(shí)增加硬度，給鋼的冷加工帶來(lái)困難。氮與碳共同作用能提高奧氏體型鋼的熱強(qiáng)性，氮的強(qiáng)化作用在于時(shí)效過(guò)程中形成氮化合物和碳氮化合物。列人我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)含有氮的牌號(hào)鋼板有022Cr17Ni7N、022Cr25Ni22Mo2N等。

5. 鈦和鈮

  鈦和鈮是比鉻更易與碳結(jié)合形成穩(wěn)定碳化物的元素。在鉻鎳不銹鋼中，當(dāng)鈦的加入量大于碳含量的5倍，或者鈮的加入量大于碳含量的8倍時(shí)，可以使絕大部分的碳存在于鈦或鈮的碳化物之中，因而使固溶碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降到0.03％以下，這就能保證鉻在鋼中的有效固溶濃度。由于鉻在鋼中的有效固溶度得到保證，從而鋼的抗晶間腐蝕能力得到改善。鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.5％～2.0％時(shí)，既能提高奧氏體鋼的熱強(qiáng)性，又能提高鋼的持久塑性。鈮在碳含量較低的奧氏體鋼中會(huì)促進(jìn)近縫區(qū)和焊縫金屬產(chǎn)生裂紋，在鉻鎳奧氏體鋼中，鈮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在1.0％的范圍內(nèi)。這類(lèi)鋼列人我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的牌號(hào)鋼板很多，如06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb等。

  上述合金元素對(duì)鋼的作用不是簡(jiǎn)單的疊加，也不是相互抵消的。它們相互之間有時(shí)會(huì)發(fā)生新的物理化學(xué)作用，往往會(huì)引起強(qiáng)化力學(xué)性能的作用。各種合金元素對(duì)不銹鋼組織結(jié)構(gòu)和性能的影響見(jiàn)表1-14，亦可見(jiàn)圖1-1、圖1-2。從表中可以看出，合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響基本上分三大類(lèi)：第一類(lèi)是形成鐵素體的元素，有鉻、硅、鋁、鉬、鈦、鈮等；第二類(lèi)是形成奧氏體的元素，有碳、氮、鎳、錳、銅等，其中碳和氮的作用程度最大；第三類(lèi)是形成碳化物的元素，有鈮、鈦、碳、鉻、鎢、錳、鉬等。加入銅、鋁、鈦、鈮、氮等元素能促使鋼產(chǎn)生彌散硬化，從而提高鋼的熱強(qiáng)性。