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不锈钢含有铁，铬，锰，硅，碳，并且在许多情况下含有大量的镍和钼等化学成分。这些元素与来自水和空气的氧气反应形成非常薄的稳定的薄膜，其由诸如金属氧化物和氢氧化物的腐蚀产物组成。铬在与氧反应形成该腐蚀产物薄膜中起主导作用。 事实上，根据定义，所有不锈钢板含有至少10％的铬。
不锈钢由于其合金元素与环境之间的相互作用而保持不锈钢或不生锈。稳定的薄膜的存在通过充当阻挡氧气和水进入下面的金属表面的屏障而防止了额外的腐蚀。因为薄膜形成如此容易和紧密，即使只有少数原子层也将腐蚀速率降低到非常低的水平。如果没有现代仪器的帮助，薄膜比光的波长薄得多，这一事实很难看出。因此，虽然钢在原子水平上被腐蚀，但它看起来是不锈钢。
多年来（大约80年代）人们都知道，向钢铁中添加铬和镍（镍不是必需的但铬是必需的）会使钢不生锈（就是不锈钢）。钢中的铬形成一层非常薄的氧化物，可防止铁生锈。类似的机制适用于铝。当铝暴露在空气和水中时，形成薄的，不可见的氧化物涂层，防止进一步腐蚀。生锈是铁在水存在下被氧化成铁氧化物和氢氧化物的混合物的过程。
相反，普通便宜的钢与来自水的氧反应形成相对不稳定的氧化铁/氢氧化物膜，其随着时间的推移而继续生长并暴露于水和空气中。因此，这种薄膜，也称为生锈，达到足够的厚度，使其在暴露于水和空气后很快就能观察到。
总之，不锈钢不会生锈，因为它具有足够的活性以通过形成被动腐蚀产品层来保护自身免受进一步的侵蚀。（其他重要的金属，如钛和铝也依赖于钝化膜的耐腐蚀性。）由于其耐用性和美观性，不锈钢被用于各种领域，从餐具到银行金库到厨房水槽。
不锈钢的耐蚀性能腐蚀的种类和定义一种不锈钢可在许多介质中具有良好的耐蚀性，但在另外某种介质中，却可能因化学稳定性低而发生腐蚀。所以说，一种不锈钢不可能对介质都耐蚀。在众多的工业用途中，不锈钢提供今人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在:不锈钢的一种严重的腐蚀形式是部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。这些部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上，很多失效事故是可以通过合理的选材而予以避免的。
含铬大于14％的低碳铬不锈钢，含铬大干27％的含碳量的铬不锈钢，以及在上述成分基础上再添加有钼、钛、铌、硅、铝、、钨、钒等元素的不锈钢，化学成分中形成铁素体的元素占对优势，基体组织为铁素。这类钢在淬火（固溶）状态下的组织为铁素体，退火及时效状态的组织中则可见到少量碳化物及金属间化合物。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。
总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳量在0.1~0.4％之间，耐酸钢则以含碳0.1~0.2％的居多。含碳量大于0.4％的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，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显著改变。所以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可贵的性能。