在不锈钢中的合金元素

金属很少以纯粹的形式使用，通过添加合金元素可以更改其属性。不锈钢是符合该合金系列的ASTM A941定义的铁基合金，其最低铬含量为10.5甚至更高。

常用的有超过150种不同的不锈钢，它们具有独特的合金元素组合。这些合金添加剂在不同的使用环境中能够有效提高材料的耐腐蚀性能，并决定了材料的强度、成形性、机械加工性与别的特性。

合金元素在不锈钢中的作用

碳

碳总是存在于不锈钢中。碳的含量是关键。除马氏体之外的所有类别中，碳含量始终保持在相当低的水平。在马氏体组织中，可以通过增加碳含量水平以获得高强度和硬度。通过加热至高温进行热处理，淬火，然后回火，形成马氏体相。

碳可以对不锈钢耐腐蚀性产生影响。如果允许碳与铬（形成铬碳化物）结合，则可能对不锈钢板面氧化层的形成产生不利影响。如果在局部区域将铬含量降低到10.5％以下，则不会形成氧化层。

铬

铬是一种高度反应性元素，是所有不锈钢的耐腐蚀性能的起源性质。耐腐蚀化学效应的抗性和无保护碳钢发生的典型生锈（氧化）是铬元素存在的直接结果。一旦组合物含有至少10.5％的铬，就立即形成粘附和不溶的表面膜，可以防止氧气进一步扩散到不锈钢板表面并防止铁在基质中继续受到氧化。因此铬含量越高不锈钢板的耐腐蚀保护性越好。

镍

镍是300系不锈钢等级中必不可少的相关元素。镍的存在会形成奥氏体结构，即使在低温下也能赋予这些材质良好的材料强度、延展性与韧性。它也使材料具有非磁性。虽然镍的作用对不锈钢板表面氧化层的形成发展没有直接的影响，但是其特别是与硫酸相比，可以明显改善材料的耐酸性和侵蚀性。

钼

向Cr-Fe-Ni基体添加钼可以增加材料对局部点蚀的抵抗力和更好的抗缝隙腐蚀性能（特别是Cr-Fe铁素体级）。它有助于抵抗氯化物的不利影响（316和2％钼在沿海和除冰盐情况下优选超过304）。钼含量越高（钼含量为6％时为不锈钢）越高，氯化物含量越高。

锰

通常，将锰添加到不锈钢中以有助于在熔融期间脱氧，并且防止可能引起热裂纹问题的硫化铁夹杂物的形成。它也是一种“奥氏体”稳定剂，当加入更高的水平（从4到15％）替代了200系列不锈钢等级的一些镍。

硅和铜

通常在含有钼的奥氏体不锈钢中加入少量硅和铜，以改善对硫酸的耐腐蚀性。硅还提高了抗氧化性，是“铁氧体”稳定剂。在“奥氏体不锈钢”中，高硅含量提高了耐氧化性，并且还防止了高温下的渗碳（309和310为例）。

氮

在奥氏体和双相不锈钢中，氮增加了对局部点蚀和颗粒间腐蚀的抵抗力。建议使用低碳“奥氏体”级（由于含有低于0.03％的碳称为“L”），因为较低的碳使致敏的风险最小化。然而，低碳水平倾向于降低屈服强度。氮的添加有助于提高屈服强度水平回到与标准等级相同的水平。

铌

铌添加剂可防止颗粒间腐蚀，特别是在焊接后的受热区域。铌有助于防止铬碳化物的形成，这可以消除所需量的铬的微结构以进行钝化。在“铁素体”不锈钢中，添加铌是提高耐热疲劳性能的一种效果。

钛

在使用AOD（氩氧脱碳）容器之前，钛是用于稳定不锈钢的主要元素。当不锈钢在空气中熔化时，难以降低碳含量。302，AOD之前最常见的等级，允许最大碳水平为0.15％）。在这个高水平上，需要一些稳定碳和钛是最常见的方法。钛将与碳反应形成碳化钛并防止碳化铬的形成，这可能会影响“被动”层的形成。今天，所有的不锈钢在AOD容器中完成，并且由于没有氧气，碳的含量通常较低。今天最常见的成绩是304（最高碳0.08，但实际上水平较低）。

硫

硫通常保持在低水平，因为它可以形成硫化物夹杂物。用于提高机械加工性（这些夹杂物作为“断屑器”）。然而，添加硫会降低不锈钢板材的耐点腐蚀性。