不銹鋼之所以有優良的防銹性和抗腐蝕性,在于不銹鋼表面的Cr易與大氣中的氧生成Cr2O3的致密鈍態氧化膜2,將大氣中的水氣及氧阻絕在外,保護基材不繼續受氧化影響而腐蝕,即使材料本身受到外力或化學方式破壞表面,Cr2O3也能迅速再生成.

除耐蝕性之外,不銹鋼亦具有耐熱性、耐高溫腐蝕性、高溫強度等優點,另一方面不銹鋼機械性質雖不如碳鋼,但加工硬化現象較碳鋼為高,因此常使用加工硬化來達到強度的要求.導磁性部分,一般傳統觀念認識不銹鋼一定沒有磁性,甚至以此來判斷不銹鋼和碳鋼,但其實不然,在不銹鋼中,具沃斯田鐵相的不銹鋼才具有無磁性特點(但不包括冷作加工后的),肥粒鐵和麻田散鐵相的不銹鋼依舊具有磁性.

不銹鋼既為一高合金鋼,其成份影響材料特性甚巨,各添加的合金元素對不銹鋼的影響整理如下:

1、鉻Cr:

為不銹鋼主要的添加元素,一般在12%以上,因可生成Cr2O3鈍態保護膜,是不銹鋼具耐蝕性的原因,Cr含量的增加,保護膜的穩定度也相對提升.能耐高溫氧

化及氧化酸,但還原酸(H2SO4、HCL)會溶去Cr2O3氧化膜使之無法重新生長故僅含鉻的不銹鋼在還原酸的環境中受腐蝕的速率仍高.另外Cr也是肥粒鐵相的 安定元素(Cr當量表示肥粒鐵相的安定度),使不銹鋼具有質軟延展性好、高溫強 度佳的特性.

2、鎳Ni:

鉻鋼中加入Ni可增強不銹鋼鈍態保護膜在還原酸中的耐蝕性,同時也是沃斯田鐵相的安定元素(Ni當量表示),使高溫沃田鐵相在常溫仍繼續保持安定.另外增加Ni的添加可減低不銹鋼的加工硬化性使之具有韌性.

3、碳C:

加入C可因原子間隙強化而提高不銹鋼的強度,同時是沃斯田鐵相的安定元素,但因敏化(后述)的影響,而有局部腐蝕現象(晶界腐蝕),故以腐蝕觀點來看,宜降低含碳量(0.03%以下),但會降低強度和硬度,此時可利用后續的加工硬化來達到要求的強度,或添加N來改善(C:N = 1:2).

4、硅Si:

雜質成份,可減少高溫時的銹皮產生、增加耐熱性、高溫強度佳、肥粒鐵相的安定元素.

5、錳Mn:

提高強度、可取代Ni的添加(Mn:Ni = 4:1,可降低成本)、沃斯田鐵相安定元 素,但對煉制的過程來說,添加過多的Mn會嚴重侵蝕爐壁.

6、磷P:

雜質成份,一般在0.045%(0.04%)以下.

 7、硫S:雜質成份,一般在0.03%以下,但增加S可改善材料的切削性(因沃斯田鐵相不銹 鋼材質黏韌,切削加工性不良,亦會造成刀具的毀損,而S與Mn生成MnS紡錘 體組織的介在物,易切斷車屑).

8、鉬Mo:

增加Mo可強化鈍態膜,有利于耐孔蝕,提高對氯離子的抵抗性;2%以上的Mo可有效改善耐硫酸侵蝕的效益;另一方面亦增加硬化能4、肥粒鐵相安定因素.

9、銅Cu:

 增加非氧化性氣氛的耐蝕性;3%以上的Cu有析出強化效果;降低不銹鋼加工硬化 效應,使之易冷作成形;但熱間加工性差、會發生熱脆化.

10、氮N:

沃斯田鐵相安定因素,增強常溫及高溫的強度(與C同),但幾乎不影響耐蝕性.

11、鈦Ti、鈮Nb、鉭Ta:

再鋼中取代Cr與C形成安定化的碳化物,減少Cr23C6的析出而產生缺鉻區(抗敏化,鈦的添加量為Ti = 5(or 6) x C,0CR,或Ti = 5 x (C-0.02)),1CR.但Ti添加太多時,在鑄造時容易堵塞鑄嘴.近年來由于低碳鋼種開發(xxxL),使得加Ti的使用 減少許多.

12、鋁Al:

晶粒細微化、析出強化效果.

13、硼B:

可增加Cu的固溶量:提高冷加工性.

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