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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。
奥氏体--铁素体双相不锈钢:是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
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。
马氏体—碳化物钢Fe－C合金的并析点的含碳为0.83％，在不锈钢中由于铬使S点左移，含12％铬和大于0.4％碳的钢（图11-3），以及含18％铬和大于0.3％碳的钢（图卜）3）均属于过共析钢。这类钢在正常淬火温度加热，次生碳化物不能溶于奥氏体，因此淬火后的组织为马氏体和碳化物组成。属于这一类的不锈钢牌号不多，却是一些含碳比较高的不锈钢，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo钢等，含碳量偏上限的3Crl3钢在较低的温度下淬火，也可能出现这样的组织。由于含碳量高,上述9Cr18等三个钢号中虽含有较多的铬，但其耐腐蚀性能仅与含12~14％锗的不锈钢相当。这类钢的主要用途是要求高硬及耐磨的零件，如切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等。