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现在已知的化学元素多达百来种，常用到工业生产的钢铁材料中大概二十多种。就不锈钢而言，常用的化学元素有十几种，除了基本元素铁之外，能够影响不锈钢的性能和组织的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。而除了碳、硅、氮之外，其余的化学元素都是周期表中位于过渡族的元素。
事实上工业领域应用的不锈钢都是同时存在几种甚至十几种元素的，当几种元素共同存在于不锈钢体中时，它们的互相影响远比各自单独存在时复杂得多，因为此时不但要考虑各元素自身的作用，还要注意这些元素互相影响，所以不锈钢的金相组织和性能受各种元素影响的总和来决定。
能决定不锈钢属性的元素只有一种，那就是铬。每种不锈钢体内都有一定数量的铬。所有的不锈钢都含有铬。而铬之所以是能决定不锈钢性能的主要元素，根本原因是向不锈钢中添加铬作为合金元素以后，可以促使钢体内部运动向有利于抵抗外界腐蚀破坏的方面发展。具体的说明主要有两点，首先铬可以使铁基固溶体的电极电位提高，其次铬吸收铁的电子使铁钝化。其中所谓钝化是指因为阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。金属和合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。
碳是工业用钢铁生产的主要元素之一，碳在钢中的含量和其分布的形式很大程度上决定了钢的性能和组织，而在不锈钢中碳的影响更是特别明显。碳对不锈钢组织的影响有两点，其一碳是稳定奥氏体的元素，并且作用比例很大（约是镍的30倍），其二是由于碳和铬的亲和力很大，和铬形成一系列复杂的碳化物。因此从强度与耐腐蚀性能看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。知道这点，就可以根据不同的使用要求，来选择不同含碳量的不锈钢。
镍能有效增强不锈钢的耐腐蚀性能，是非常重要的合金元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能明显改变。因此镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多较好的性能。所以可以知道，镍能使高铬钢的组织发生变化，从而改良不锈钢的耐腐蚀性能和不锈钢加工工艺性能。
铬镍奥氏体钢的优点虽然很多，但随着不锈钢的需求量越来越大，而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区，所以全球范围内都出现镍供需矛盾。所以在很多地方，都在研究和应用以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
锰能降低钢的临界淬火速度，从而在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。不过对于提高钢的耐腐蚀性能，锰用处不大。因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢，但均不能当作不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，即2 ％的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含18％铬的钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已顺利代替了经典的18-8铬镍不锈钢。
另外在不锈钢中加钛或铌主要是为了防止不锈钢发生晶间腐蚀。
而钼和铜则能提高部分不锈钢的耐腐蚀性能。
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