I 1913 oppdaget den engelske metallurgen Harry Brearley, som arbeidet med et prosjekt for å forbedre geværløp, ved et uhell at tilsetning av krom til lavkarbonstål gir stålet flekkbestandighet. I tillegg til jern, karbon og krom, kan moderne rustfritt stål også inneholde andre elementer, for eksempel nikkel, niob, molybden og titan.
Nikkel, molybden, niob og krom forbedrer korrosjonsbestandigheten til rustfritt stål. Det er tilsetningen av minst 12 prosent krom til stålet som gjør at det tåler rust, eller flekker 'mindre' enn andre ståltyper. Kromet i stålet kombineres med oksygen i atmosfæren for å danne et tynt, usynlig lag av kromholdig oksid, ofte kalt den passive filmen.
Størrelsene på kromatomer og deres oksider er like, så de pakker seg pent sammen på overflaten av metallet og danner et stabilt lag som bare er noen få atomer tykt. Hvis metallet blir kuttet eller riper og den passive filmen blir forstyrret, vil det raskt danne seg mer oksid og gjenopprette den eksponerte overflaten og beskytte den mot oksidativ korrosjon.
Den passive filmen krever oksygen for å reparere seg selv, så rustfritt stål har dårlig korrosjonsbestandighet i lavt oksygen og dårlige sirkulasjonsmiljøer. I sjøvann vil klorider fra saltet angripe og ødelegge den passive filmen raskere enn det kan repareres i et lite oksygenmiljø.
De tre hovedtypene rustfritt stål er austenittisk, ferritisk og martensittisk. Disse tre ståltypene er identifisert av deres mikrostruktur eller dominerende krystallfase.
Austenittisk: Austenittisk stål har austenitt som primærfase (ansiktssentrert kubisk krystall). Dette er legeringer som inneholder krom og nikkel (noen ganger mangan og nitrogen), strukturert rundt Type 302 -sammensetningen av jern, 18 prosent krom og 8 prosent nikkel. Austenittiske stål er ikke herdbare ved varmebehandling. Det mest kjente rustfrie stål er sannsynligvis Type 304, noen ganger kalt T304 eller ganske enkelt 304. Type 304 kirurgisk rustfritt stål er austenittisk stål som inneholder 18-20 prosent krom og 8-10 prosent nikkel.
Ferritisk: Ferritisk stål har ferrit (kroppssentrert kubisk krystall) som hovedfase. Disse stålene inneholder jern og krom, basert på type 430 -sammensetningen på 17 prosent krom. Ferritisk stål er mindre duktilt enn austenittisk stål og kan ikke herdes ved varmebehandling.
Martensittisk: Den karakteristiske orthorhombiske martensittmikrostrukturen ble først observert av den tyske mikroskopisten Adolf Martens rundt 1890. Martensittisk stål er stål med lavt karboninnhold bygget rundt type 410 -sammensetningen av jern, 12 prosent krom og 0,12 prosent karbon. De kan være herdet og herdet. Martensite gir stål stor hardhet, men det reduserer også seigheten og gjør det sprøtt, så få stål er helt herdet.
Det finnes også andre kvaliteter av rustfritt stål, for eksempel nedbørsherdet, dupleks og støpt rustfritt stål. Rustfritt stål kan produseres i en rekke utførelser og teksturer og kan farges over et bredt spekter av farger.
Det er uoverensstemmelse blant fagfolk om korrosjonsbestandigheten til rustfritt stål kan forbedres ved passiveringsprosessen. I hovedsak er passivering fjerning av fritt jern fra stålets overflate. Dette utføres ved å senke stålet ned i en oksidant, for eksempel salpetersyre eller sitronsyreoppløsning. Siden det øverste laget av jern fjernes, reduserer passivering overflatenes misfarging.
Selv om passivering ikke påvirker tykkelsen eller effektiviteten til det passive laget, er det nyttig å produsere en ren overflate for videre behandling, for eksempel syrevasking eller maling. På den annen side, hvis oksidanten fjernes ufullstendig fra stålet, som noen ganger skjer i stykker med tette ledd eller hjørner, kan det oppstå sprekkorrosjon. De fleste undersøkelser indikerer at redusert overflatepartikkorrosjon ikke reduserer mottakeligheten for lokal korrosjon.
Syrefast rustfritt stål er faktisk verken syrefast eller rustfritt. Det er et lekmannsbegrep som brukes på folkemunne for rustfritt stål som inneholder 2-3 prosent molybden (Mo). Det er som sagt et begrep som brukes for å beskrive stål som er legert med molybden og dermed har forbedret korrosjonsbestandighet. Det vanligste syrefaste stålet er ASTM 316. Det er imidlertid viktig å påpeke at "syrefast stål" ikke nødvendigvis betyr at materialet er immun mot syre i korrosive miljøer.
