镍（Ni）和铬（Cr）是不锈钢中最重要的合金元素，它们对不锈钢的性能（如耐腐蚀性、机械性能、加工性能等）具有决定性影响。以下是它们的具体作用及协同效应：
铬是不锈钢耐腐蚀性的关键元素，其影响主要体现在以下方面：
钝化膜形成：当铬含量≥10.5%时，不锈钢表面会形成致密的氧化铬（Cr₂O₃）钝化膜，隔绝腐蚀介质（如氧气、水、酸碱），显著提升耐腐蚀性。铬含量越高（如18% in 304不锈钢），钝化膜越稳定。
抗氧化性：铬能增强不锈钢在高温下的抗氧化能力（如316L中的16-18% Cr）。
机械性能：铬固溶于铁素体中，提高强度和硬度，但过量可能导致脆性（如铁素体不锈钢）。
镍主要影响不锈钢的晶体结构和综合性能：
奥氏体稳定化：镍促进奥氏体（γ-Fe）相的形成，使不锈钢在室温下保持奥氏体结构（如304含8-10% Ni）。奥氏体不锈钢（如304、316）具有优异的韧性、焊接性和无磁性。
低温韧性：镍提高不锈钢在低温下的延展性和抗冲击性（如用于LNG储罐的9% Ni钢）。
耐腐蚀性协同：镍增强对还原性介质（如稀硫酸、有机酸）的耐蚀性，但与铬协同作用更显著。
奥氏体-铁素体平衡：铬是铁素体形成元素，镍是奥氏体形成元素，两者比例决定不锈钢的组织。例如：
304不锈钢（18% Cr + 8% Ni）：平衡设计获得全奥氏体，兼具耐蚀性和成型性。
双相不锈钢（22% Cr + 5% Ni）：高铬低镍形成奥氏体-铁素体双相结构，强度更高且耐应力腐蚀。
耐点蚀和缝隙腐蚀：高铬（如25% in 904L）与镍、钼协同，可提升在氯化物环境中的抗局部腐蚀能力。
加工性能：镍提高奥氏体不锈钢的延展性，易于冷加工（如深冲）；铬含量高的铁素体不锈钢更易脆裂。
成本因素：镍价格波动大，高镍不锈钢（如316）成本较高，促发低镍/无镍不锈钢（如200系用锰、氮替代部分镍）的开发。
磁性：奥氏体不锈钢（高镍）通常无磁性，而铁素体/马氏体不锈钢（低镍高铬）具有磁性。
| 不锈钢类型 | 典型牌号 | Cr含量（%） | Ni含量（%） | 主要特性 |
|---|---|---|---|---|
| 奥氏体不锈钢 | 304 | 18-20 | 8-10.5 | 耐腐蚀、无磁、易成型 |
| 奥氏体不锈钢 | 316 | 16-18 | 10-12 | 耐海水腐蚀（含钼） |
| 铁素体不锈钢 | 430 | 16-18 | ≤0.5 | 磁性、耐硝酸、成本低 |
| 双相不锈钢 | 2205 | 21-23 | 4.5-6.5 | 高强度、耐应力腐蚀 |
铬：决定耐腐蚀性，形成钝化膜，提高抗氧化能力。
镍：稳定奥氏体，改善韧性、焊接性和低温性能。
协同优化：通过调整Cr/Ni比例，可设计出适应不同环境（腐蚀、高温、力学负载）的不锈钢。例如，核电用不锈钢需高铬镍以抵抗辐照和高温腐蚀！
