根據日本工業標準（JISG0203)用語的定義，不銹鋼是“以提高耐腐蝕性為目的的含有鉻或者含有鉻、鎳的合金鋼。”“一般來說，鉻的含量大約超過11%的鋼就被稱做不銹鋼，根據其組織不同，不銹鋼主要分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體－鐵素體雙相不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼五類。”將鉻熔于鐵中合金化，若鉻的含量達到11%~12%,在空氣中就難以生銹，這是因為其表面形成了由鉻（以及鐵）的氧化物及氫氧化物構成的厚度約為1~2nm的鈍化膜。
表1.1從(cong)高(gao)到(dao)低排列出了代表性的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬及(ji)合金(jin)(jin)(jin)(jin)在海水中的(de)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)，這成為(wei)判(pan)斷材料被腐(fu)蝕難易程(cheng)度的(de)基準。當(dang)不銹(xiu)鋼處于活性狀(zhuang)態(tai)時，顯(xian)示出接近于鐵的(de)電(dian)位(wei)；當(dang)其(qi)處于穩定(ding)狀(zhuang)態(tai)時，顯(xian)示出接近于金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)電(dian)位(wei)。也就是說，把鐵與鉻煉(lian)成合金(jin)(jin)(jin)(jin)，就可(ke)以得到(dao)耐蝕性接近于金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)物質。因此，我們可(ke)以把鉻看作是中世紀煉(lian)金(jin)(jin)(jin)(jin)術師所追求的(de)“智(zhi)者之石(shi)”。
鉻(ge)是法(fa)國的分析(xi)化(hua)學家L.N.Vauqulin于1787年(nian)(nian)從西班牙(ya)的紅鉛礦(kuang)中(zhong)首次(ci)發現的一種元素(su)，次(ci)年(nian)(nian)根(gen)據(ju)希臘語中(zhong)表(biao)示(shi)顏色的詞(ci)Chroma而命名為(wei)Chr?me.據(ju)說他也認為(wei)這種金(jin)屬不易被酸侵蝕。
可(ke)是直(zhi)到進(jin)入20世紀(ji)20年代以后，人們才把鉻(ge)(ge)作為鋼鐵的(de)合(he)金元(yuan)素(su)來應用。首先(xian)，英(ying)國(guo)皇家研究所學者M.Faraday致(zhi)力于研究把貴金屬(shu)熔于鋼中(zhong)煉成合(he)金，制作出(chu)難以氧化(hua)（即難以生(sheng)銹）的(de)新型(xing)刀具(ju)鋼，他就Ni、Ag、Pt、Rh的(de)影響問題(ti)，于1820年與刀具(ju)師(shi)J.Stodart聯名發(fa)表(biao)了試驗結果。接下來在(zai)1922年其所發(fa)表(biao)的(de)論文中(zhong)記述了制作的(de)刀具(ju)鋼中(zhong)溶解了1%Cr及3%Cr,可(ke)是并沒有(you)關于耐腐蝕(shi)性(xing)的(de)報告(gao)。另外，同期，法國(guo)的(de)P.Bertier在(zai)鐵中(zhong)加入鉻(ge)(ge)制造出(chu)了鉻(ge)(ge)鋼和(he)鉻(ge)(ge)鐵，并發(fa)現Fe-Cr合(he)金難以被酸侵蝕(shi)。
此后(hou)有(you)關鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼(gang)的(de)(de)(de)研究(jiu)多了起來，其中(zhong)(zhong)特別(bie)需要提到，因(yin)開發哈德菲爾德高錳鋼(gang)而聲名鵲(que)起的(de)(de)(de)英國學者R.A.Hadfield的(de)(de)(de)研究(jiu)工作。他于1892年(nian)(nian)就(jiu)鐵和鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)合(he)金問(wen)題發表了文章，涉及合(he)金的(de)(de)(de)力(li)學性能(neng)(neng)、磁性能(neng)(neng)、電性能(neng)(neng)、熱性能(neng)(neng)等。當(dang)(dang)時所用的(de)(de)(de)材料(liao)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)為(wei)0.22%~16.74%.就(jiu)成分(fen)而言，他研究(jiu)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼(gang)已經包含(han)了相當(dang)(dang)于今天的(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)成分(fen)，只(zhi)是(shi)(shi)(shi)碳(tan)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)有(you)所不同(tong)，當(dang)(dang)時的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵合(he)金樣(yang)品中(zhong)(zhong)碳(tan)量(liang)偏高，大約(yue)占鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)1/10。就(jiu)耐蝕性來說，在常溫下把(ba)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鋼(gang)試樣(yang)浸泡在50%的(de)(de)(de)硫酸(suan)溶液中(zhong)(zhong)，結(jie)果正如表1.2所示，鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)越多被腐蝕的(de)(de)(de)量(liang)越多，所以不能(neng)(neng)證明鉻(ge)(ge)(ge)(ge)能(neng)(neng)提高耐蝕性。這是(shi)(shi)(shi)因(yin)為(wei)當(dang)(dang)時把(ba)鎳(nie)鋼(gang)用作抗(kang)腐蝕性的(de)(de)(de)鋼(gang)，因(yin)此進行了上述的(de)(de)(de)硫酸(suan)試驗。但是(shi)(shi)(shi)，在發明不銹(xiu)鋼(gang)之后(hou)的(de)(de)(de)1916年(nian)(nian)，Hadfield指出：當(dang)(dang)他取出含(han)有(you)11.13%鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)鋼(gang)（樣(yang)品M)后(hou)發現其光澤依舊，并沒有(you)生銹(xiu)。
上述提到(dao)(dao)的(de)(de)Hadfield 研究(jiu)鉻(ge)鋼的(de)(de)時代，人(ren)們還設有(you)得到(dao)(dao)碳(tan)含量較低的(de)(de)鉻(ge)鐵(tie)。雖然德(de)(de)國(guo)、法(fa)國(guo)等國(guo)家一(yi)直在(zai)進行有(you)關不含碳(tan)的(de)(de)鐵(tie)以及鉻(ge)鐵(tie)制(zhi)造的(de)(de)研究(jiu)，但(dan)直到(dao)(dao)1895年德(de)(de)國(guo)的(de)(de)H.Goldschmidt才發明(ming)了利(li)用鋁末還原氧(yang)化鐵(tie)的(de)(de)鋁熱劑法(fa)，使(shi)低碳(tan)鉻(ge)鐵(tie)的(de)(de)工(gong)業性制(zhi)造成為可能(neng)（德(de)(de)國(guo)專利(li) 96317-1895.3.12).另外，在(zai)美(mei)國(guo)F.M.Becket于1907~1908年使(shi)用電爐開發了硅還原法(fa)，使(shi)低碳(tan)鉻(ge)鐵(tie)的(de)(de)制(zhi)造成為可能(neng)。
由于低碳鉻(ge)(ge)鐵的獲得成為可能，進入20世紀初以(yi)后，人們已經(jing)能夠把碳鉻(ge)(ge)鐵作為原(yuan)料用(yong)于鉻(ge)(ge)鋼(gang)(gang)(gang)和Cr-Ni鋼(gang)(gang)(gang)研(yan)究，排除了碳的影響(xiang)。法國的L.Guillet通過改變(bian)鉻(ge)(ge)含量(liang)對鉻(ge)(ge)鋼(gang)(gang)(gang)（1903~1904年）、Cr-Ni鋼(gang)(gang)(gang)（1906年）進行了組織(zhi)學(xue)以(yi)及力學(xue)性(xing)質的研(yan)究，其(qi)中其(qi)研(yan)究的許(xu)多(duo)鉻(ge)(ge)鋼(gang)(gang)(gang)、Cr-Ni鋼(gang)(gang)(gang)的成分(fen)(fen)與(yu)今天不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的成分(fen)(fen)相(xiang)(xiang)當(dang)。不過在耐腐蝕性(xing)方(fang)面他并沒有表現出什么興趣，由于鉻(ge)(ge)的含量(liang)越(yue)多(duo)鋼(gang)(gang)(gang)就會越(yue)硬，所(suo)以(yi)只啟發(fa)了人們利用(yong)其(qi)硬度的用(yong)途。另外，在繼L.Guillet之后，研(yan)究合(he)金鋼(gang)(gang)(gang)的A.M.Portvin 所(suo)使用(yong)的鋼(gang)(gang)(gang)中雖然(ran)含有與(yu)今天的17Cr不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)（SUS430)相(xiang)(xiang)當(dang)的成分(fen)(fen)，但尚未與(yu)其(qi)出眾的耐腐蝕性(xing)相(xiang)(xiang)關聯(lian)來(lai)進行研(yan)究。
第一次闡明Fe-Cr合金(jin)(jin)(jin)對于氧(yang)化酸硝(xiao)酸具有較(jiao)強耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)，恐(kong)怕是從(cong)師于德國亞琛工科大學(xue) W.Borchers教授進行(xing)研究的(de)P.Monnartz,他在(zai)(zai)學(xue)位論文“關于Fe-Cr合金(jin)(jin)(jin)耐酸性(xing)的(de)研究”中特別(bie)針對硝(xiao)酸對鉻的(de)含量的(de)影響分別(bie)進行(xing)歸納，認為鉻在(zai)(zai)4%以上(shang)時，對稀硝(xiao)酸的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)就(jiu)會提高；鉻在(zai)(zai)20%以上(shang)時，就(jiu)會顯示出(chu)與純鉻同等(deng)程(cheng)度的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)。另(ling)外(wai)，Borchers 和Monnartz于1910年提出(chu)申請，并于1912年獲得注冊的(de)專利（德國專利246,035-1912.4.22)合金(jin)(jin)(jin)的(de)組(zu)成成分是10%以上(shang)的(de)鉻及含有鉬（或(huo)者釩或(huo)者鈦）的(de)鐵合金(jin)(jin)(jin)。例(li)如，60Cr-35Fe-2~3Mo合金(jin)(jin)(jin)如果不受王水(shui)侵蝕(shi)，可(ke)以代替(ti)白金(jin)(jin)(jin)用于多(duo)種用途。包含在(zai)(zai)此專利范圍內的(de)鋼，如今通過低(di)碳(tan)化、低(di)氮化作(zuo)為Cr-Mo不銹鋼被廣泛使用。
另一方(fang)面，在德(de)國(guo)Fried.Krupp 公(gong)司，B.Strauss 和(he) E.Maurer等人一直在研究和(he)制(zhi)造作為(wei)熱電(dian)偶保護管材料(liao)(liao)等高溫材料(liao)(liao)來使用的(de)Ni-Cr鋼(gang)，但由(you)于發現了Cr-Ni鋼(gang)出(chu)眾的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性，于是(shi)作為(wei)耐(nai)腐(fu)蝕性材料(liao)(liao)于1912年(nian)10月和(he)12月，以(yi)代(dai)理(li)人C.Pasel的(de)名義提出(chu)德(de)國(guo)專利申請，并于1918年(nian)獲得(de)專利許可。以(yi)下是(shi)此專利要(yao)求范(fan)圍的(de)要(yao)點：
1. 使用含有6%~25%Cr、20%~4%Ni以及小于1%C的鋼(gang)，可(ke)用于制造具有高耐腐蝕性的產品（步槍、渦輪機等）（德國專利(li)304,126-1918.2.22)。
2. 使用(yong)含(han)有15%~40%Cr、20%~4%Ni以(yi)及小(xiao)于(yu)1%C的鋼，可用(yong)于(yu)制造(zao)對(dui)酸和(he)應力(li)具有較高抵抗力(li)的產品（容器(qi)、軋(ya)輥、機械部件(jian)等）（德國專利304,159-1918.2.23)。
同時還記錄了各自的熱處理方法。Fried.Krupp 公司把屬于（1)的鋼種命名為V1M,把屬于（2)的鋼種命名為V2A.其標準組成是前者0.15%C-14%Cr-2%Ni,后者0.25%C-20%Cr-7%Ni。前者就是今天含有鎳的馬氏體不銹鋼（SUS431)的原型，后者就是今天奧氏體不銹鋼（304不銹鋼)的原型。1914年在Malm?召開的展示會上，Fried.Krupp公司的不銹鋼被首度公開，針對要求強度的機械部件具有高屈服點的V1M,以及針對受到化學影響，要求有較高耐腐蝕性的機械部件和裝置的V2A,都分別被推薦。表1.3中顯示了有關耐腐蝕性的數據。不銹鋼出現以前，被認為是難以生銹的25%Ni鋼作為比較鋼材也收錄其中，此表顯示出新型鋼，特別是V2A擁有出眾的耐腐蝕性。表1.3還表明這種新型鋼對于硝酸以及蒸汽環境下的氨具有較強的耐腐蝕性，此外，這些鋼對于硫酸、鹽酸卻沒有充分的耐腐蝕性。
此后(hou)，尤其是V2A迅速滲(shen)透進德國的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)工業，被(bei)廣泛應用。與此同時，特別(bie)以(yi)Fried.Krupp公(gong)司為中心，發現有(you)必(bi)要改(gai)善非氧化(hua)性酸的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性和焊接部的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性，于是針(zhen)對(dui)前者(zhe)(zhe)開發出添(tian)加了(le)鉬或(huo)者(zhe)(zhe)銅(tong)的(de)(de)(de)鋼(gang)。針(zhen)對(dui)后(hou)者(zhe)(zhe)，為了(le)提高耐晶間(jian)腐(fu)蝕性，而開發了(le)低碳(tan)鋼(gang)以(yi)及添(tian)加 鈦、鈮等(deng)碳(tan)化(hua)物生成元素的(de)(de)(de)鋼(gang)。表1.4顯(xian)示(shi)了(le)Fried.Krupp公(gong)司申請的(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)專利,可以(yi)說，到1936年申請的(de)(de)(de)添(tian)加了(le)Mo、Cu的(de)(de)(de)耐硫酸復合不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為止(zhi)，確立了(le)今天(tian)耐腐(fu)蝕用奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)基礎。
另外(wai)，雖然V2A成(cheng)為今天(tian)304不銹鋼的(de)原型鋼，但當(dang)初其組(zu)成(cheng)如前(qian)所(suo)述是(shi)(shi)20Cr-7Ni。可是(shi)(shi)，后期除了(le)耐腐蝕性(xing)(xing)以(yi)外(wai)，又考(kao)慮到加(jia)工性(xing)(xing)、力學(xue)性(xing)(xing)能，其組(zu)成(cheng)就變為18Cr-8Ni了(le)。特別(bie)是(shi)(shi)根據(ju)英(ying)德共同研究結果(guo)，在英(ying)國18Cr-8Ni被認為是(shi)(shi)最理想(xiang)的(de)組(zu)成(cheng)，從(cong)1923年(nian)開始投入(ru)生產。不過，由于18Cr-8Ni一(yi)旦被加(jia)工就會明顯(xian)硬化，所(suo)以(yi)在制造西餐餐具特別(bie)是(shi)(shi)湯匙(chi)的(de)交叉軋制時(shi)，中(zhong)途必須頻繁地進行退火處理，因而作為成(cheng)形用(yong)不銹鋼又開發出(chu)了(le)12Cr-12Ni鋼。
另(ling)一(yi)方面，在(zai)英國，作(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei) Thomas Firth and Sons公(gong)司和JohnBrown and Co.公(gong)司共同設(she)立的(de)(de)(de)(de)開(kai)發部門－Brown Firth Re-search Laboratories的(de)(de)(de)(de)第一(yi)任所(suo)長H.Brearley 認為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)，作(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)槍(qiang)炮制造(zao)材(cai)料，需要高熔點(dian)而(er)且高溫下耐磨損(sun)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料，鉻鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是最合適的(de)(de)(de)(de)，他立志于制造(zao)出鉻含量為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)10%以(yi)(yi)上(shang)，碳(tan)含量為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.3%左右的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。可(ke)(ke)(ke)是，在(zai)坩堝中碳(tan)含量過(guo)(guo)高，遲遲未能達到目標(biao)。不過(guo)(guo)1913年(nian)(nian)8月(yue)20日(ri) Thomas Firth and Sons公(gong)司用(yong)(yong)埃魯式電(dian)弧爐進行冶煉，終于獲得了(le)成(cheng)(cheng)分為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)0.24C-0.24Si-0.44Mn-12.86Cr(質(zhi)量分數，％）的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。這種(zhong)(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)通過(guo)(guo)鍛造(zao)、熱軋可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)制造(zao)成(cheng)(cheng)28.6mm厚的(de)(de)(de)(de)板子，軟化處理(li)(li)后可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)易于切削，所(suo)以(yi)(yi)除了(le)槍(qiang)筒以(yi)(yi)外還用(yong)(yong)于加(jia)工刀(dao)(dao)(dao)具。當(dang)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)了(le)研熱處理(li)(li)對這種(zhong)(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬組織的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)而(er)進行表(biao)面蝕刻時(shi)，他發現(xian)這種(zhong)(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與普通鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相比(bi)明(ming)顯地不易被腐蝕，而(er)且放置在(zai)實驗室里的(de)(de)(de)(de)樣(yang)品，竟然出人意(yi)料的(de)(de)(de)(de)沒有生銹。Brearley由(you)此認為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)，這種(zhong)(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)不生銹的(de)(de)(de)(de)刀(dao)(dao)(dao)具鋼(gang)(gang)(gang)(gang)來(lai)使用(yong)(yong)。當(dang)時(shi)這種(zhong)(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)雖(sui)然沒有申(shen)請英國專利，但是1916年(nian)(nian)9月(yue)9%~16%Cr-0.7%C以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)獲得了(le)美國專利。Brearley 最初用(yong)(yong)于刀(dao)(dao)(dao)具的(de)(de)(de)(de)、具有上(shang)述成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相當(dang)于今(jin)天的(de)(de)(de)(de)SUS420,所(suo)以(yi)(yi)他就(jiu)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)馬(ma)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)發明(ming)者(zhe)。
Brearley與Firth公(gong)司共(gong)同設立了Firth-Brearley Syndicate,開始制造、銷售(shou)不(bu)生銹的(de)刀(dao)具鋼(gang)。可是(shi)，由于(yu)Firth公(gong)司制造的(de)冒(mao)牌(pai)不(bu)生銹刀(dao)具也以同樣(yang)的(de)名字出售(shou)，為了與之區(qu)別，Brearley一方在冶煉(lian)的(de)最后階(jie)段，加入了少量不(bu)影(ying)響性質(zhi)的(de)元素，那(nei)就(jiu)是(shi)0.03%Co。
另外，在美(mei)(mei)國(guo)，與上述Brearley的(de)(de)(de)刀具用(yong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)(bu)(bu)(bu)同，致力(li)于開發(fa)(fa)(fa)電線(xian)用(yong)導(dao)線(xian)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de) General Electric 公司的(de)(de)(de)C.Dantsien 一直在研究淬(cui)火硬化性較(jiao)低的(de)(de)(de)低C-Cr鋼(gang)，開發(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)鉻(ge)鋼(gang)由(you)于Dumet合(he)金的(de)(de)(de)出現而不(bu)(bu)(bu)(bu)再被當作導(dao)線(xian)來使用(yong)，所以(yi)到了(le)1914年(nian)(nian)，比Brearley鋼(gang)含(han)有更(geng)少量碳的(de)(de)(de)0.07%~0.15%C-14%~16%Cr鋼(gang)被用(yong)于制(zhi)造(zao)渦(wo)輪葉片。這(zhe)被認為(wei)(wei)是(shi)(shi)(shi)鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)（SUS430)的(de)(de)(de)原(yuan)型。另外，著名(ming)的(de)(de)(de)斯特(te)萊(lai)特(te)耐熱(re)耐磨(mo)硬質合(he)金（Co-Cr-W)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)明(ming)者一－美(mei)(mei)國(guo)的(de)(de)(de)E.Haynes在1895年(nian)(nian)就(jiu)(jiu)已經證(zheng)實，在鉻(ge)含(han)量為(wei)(wei)10%以(yi)上時，Ni-Cr就(jiu)(jiu)表現出對硝(xiao)酸具有很強的(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性。在Brearley 發(fa)(fa)(fa)明(ming)了(le)13Cr不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)不(bu)(bu)(bu)(bu)久的(de)(de)(de)1915年(nian)(nian)，Haynes獨立(li)于Brearley,就(jiu)(jiu)Fe-Cr合(he)金申請(qing)了(le)美(mei)(mei)國(guo)專(zhuan)利(li)，此合(he)金是(shi)(shi)(shi)作為(wei)(wei)堅(jian)硬、不(bu)(bu)(bu)(bu)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)金屬(shu)制(zhi)品被申請(qing)的(de)(de)(de)，其成分是(shi)(shi)(shi)0.1%~1%C、8%~60%Cr(特(te)別(bie)是(shi)(shi)(shi)15%~25%Cr)。由(you)此，在美(mei)(mei)國(guo)認為(wei)(wei)Dantsien和(he) Haynes是(shi)(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)明(ming)者。
