На сегодняшний день известно более 100 химических элементов, из которых в промышленно используемых стальных материалах можно обнаружить около 20. Нержавеющая сталь — это особая группа сталей, которая была создана людьми в результате длительной борьбы с коррозией; в ней содержится более десяти распространённых элементов. Помимо железа, являющегося основным элементом стали, ключевое влияние на свойства и структуру нержавеющей стали оказывают такие элементы, как углерод, хром, никель, марганец, кремний, молибден, титан, ниобий, азот, медь и кобальт. За исключением углерода, кремния и азота, все эти элементы относятся к переходным элементам периодической таблицы химических элементов.
　　На самом деле, нержавеющая сталь, используемая в промышленности, одновременно содержит несколько элементов. Когда несколько элементов сосуществуют в нержавеющей стали как единое целое, их взаимное влияние становится гораздо сложнее, чем при отдельном присутствии. В этом случае необходимо учитывать не только влияние каждого элемента по отдельности, но и их взаимодействие друг с другом. Таким образом, структура нержавеющей стали зависит от совокупного воздействия различных элементов.
　　1. Влияние различных элементов на свойства и структуру нержавеющей стали
　　1-1. Решающая роль хрома в нержавеющей стали
　　Только один элемент определяет свойства хрома в нержавеющей стали. Каждая марка нержавеющей стали содержит определённое количество хрома. До сих пор не было создана ни одной нержавеющей стали, в которой отсутствовал бы хром. Основная причина того, что хром становится главным элементом, определяющим эксплуатационные характеристики нержавеющей стали, заключается в том, что добавление хрома в сталь в качестве легирующего элемента способствует внутреннему противоречивому движению хрома, что благоприятствует коррозионной стойкости. Это изменение можно объяснить с нескольких следующих точек зрения:
　　(1) Хром повышает электродный потенциал железо-основного твёрдого раствора
　　(2) Хром поглощает электрон железа, пассивируя его
　　Пассивация — это явление, благодаря которому повышается коррозионная стойкость металлов и сплавов из-за препятствия анодным реакциям. Существует множество теорий пассивации металлов и сплавов, таких как теория тонкой пленки, теория адсорбции и теория электронного расположения.
　　Двойственность углерода в нержавеющей стали
　　Углерод является одним из основных элементов в промышленной стали. Свойства и структура стали во многом зависят от содержания и распределения углерода в ней, особенно в нержавеющей стали. Влияние углерода на структуру нержавеющей стали проявляется главным образом в двух аспектах. С одной стороны, углерод — это стабильный аустенитный элемент, действие которого весьма значительное (примерно в 30 раз больше, чем у никеля). С другой стороны, благодаря сродству углерода и хрома он образует с последним ряд сложных карбидов. Таким образом, в отношении прочности и коррозионной стойкости нержавеющей стали роль углерода оказывается противоречивой.
　　Понимание закономерностей этого эффекта позволяет выбирать нержавеющую сталь с различным содержанием углерода в зависимости от требований.
　　Например, стандартное содержание хрома в пяти наиболее и наименее распространённых марках нержавеющей стали 0Х13–4Х13 установлено в диапазоне 12–14%, что определено с учётом фактора образования карбидов хрома из углерода и хрома. Цель этого заключается в том, чтобы после превращения углерода и хрома в карбид хрома содержание хрома в твёрдом растворе не опускалось ниже 11,7%.
　　Для этих пяти марок стали, из-за различного содержания углерода, различаются их прочность и коррозионная стойкость. Сталь 0Cr13–2Cr3 обладает лучшей коррозионной стойкостью по сравнению со сталями 3Cr3 и 4Cr13, однако её прочность ниже; последние, в основном, используются для изготовления конструкционных деталей. Две последних стали благодаря высокому содержанию углерода обеспечивают более высокую прочность и применяются для производства таких деталей, как пружины и режущие инструменты, где важны высокая прочность и износостойкость. Например, чтобы предотвратить межкристаллитную коррозию хромоникелевой нержавеющей стали 18–8, можно снизить содержание углерода в стали до уровня ниже 0,03% или добавить элементы, обладающие большей сродностью к хрому и углероду (титан или ниобий), что препятствует образованию карбидов хрома. Когда главными требованиями становятся высокая твердость и износостойкость, можно одновременно с умеренным увеличением содержания хрома повысить и уровень углерода в стали, чтобы удовлетворить эти показатели. При этом также учитываются требования к износостойкости и коррозионной стойкости. Промышленные подшипники, измерительные инструменты и лопасти изготавливаются из нержавеющих сталей 9Cr18 и 9Cr17Movco. Несмотря на высокое содержание углерода — от 0,85 до 0,95%, — благодаря соответствующему повышению содержания хрома сохраняются необходимые характеристики коррозионной стойкости.
　　Как правило, промышленная нержавеющая сталь содержит относительно низкое количество углерода. В большинстве случаев содержание углерода в нержавеющей стали составляет от 0,1% до 0,4%, при этом она имеет белый цвет.