El paper principal del níquel en l'acer inoxidable és que canvia l'estructura cristal·lina de l'acer. Una de les principals raons de l'addició de níquel a l'acer inoxidable és la formació d'una estructura cristal·lina austenítica, que millora les propietats d'acer inoxidable com la ductilitat, la soldabilitat i la duresa, de manera que el níquel es coneix com un antic austenita. L'estructura cristal·lina de l'acer al carboni ordinari s'anomena ferrita, que és una estructura cúbica centrada en el cos (BCC), i el níquel s'afegeix per promoure l'estructura cristal·lina des d'una estructura cúbica centrada en el cos (CCC) fins a una estructura cúbica centrada en la cara (FCC), que s'anomena austenita. No obstant això, el níquel no és un element infreqüent amb aquestes propietats. Els elements comuns de formació d'austenita són: níquel, carboni, nitrogen, manganès i coure. La importància relativa d'aquests elements en la formació d'austenita té implicacions importants per predir l'estructura cristal·lina dels acers inoxidables. En l'actualitat, s'han desenvolupat moltes fórmules per expressar la importància relativa dels elements de formació austenita. La més famosa és la següent fórmula: Capacitat de formació d'austenita = Ni%+ 30C%+30N%+0,5Mn%+0,25Cu%
Es pot veure a partir d'aquesta equació que el carboni és un fort element de formació d'austenita amb 30 vegades la capacitat de formar austenita que el níquel, però no es pot afegir a l'acer inoxidable resistent a la corrosió perquè després de la soldadura pot causar corrosió sensibilitzada i problemes de corrosió intergranular posteriors. El nitrogen també és 30 vegades més capaç de formar austenita que el níquel, però és un gas i només es poden afegir quantitats limitades de nitrogen a l'acer inoxidable sense causar problemes de porositat. L'addició de manganès i coure pot causar problemes amb la reducció de la vida refractària i la soldadura en el procés de fabricació d'acer.
Com es pot veure en l'equació del níquel, l'addició de manganès no és molt eficaç en la formació d'austenita, però l'addició de manganès permet que més nitrogen, que és un primer austenita molt fort, es dissolgui en l'acer inoxidable. En acer inoxidable de la sèrie 200, n'hi ha prou amb manganès i nitrogen per reemplaçar el níquel per formar una estructura 100% austenítica. Com més baix sigui el contingut de níquel, més gran serà la quantitat de manganès i nitrogen que cal afegir. Per exemple, l'acer inoxidable tipus 201 conté només un 4,5% de níquel i un 0,25% de nitrogen. A partir de l'equació del níquel, aquests nitrogens equivalen al 7,5% de níquel en la seva capacitat de formar austenita, de manera que també es pot formar una estructura 100% austenita. Aquest és també el principi de formació de l'acer inoxidable de la sèrie 200. En unes 200 sèries d'acers inoxidables que no compleixen amb l'estàndard, a causa de la incapacitat d'afegir quantitats suficients de manganès i nitrogen, per formar una estructura 100% austenítica, la quantitat de crom afegit es redueix artificialment, la qual cosa inevitablement conduirà a una disminució de la resistència a la corrosió de l'acer inoxidable. .
En acer inoxidable, dues forces oposades actuen simultàniament: els elements que formen la ferrita continuen formant ferrita, i els elements de formació d'austenita continuen formant austenita. L'estructura cristal·lina final depèn de les quantitats relatives dels dos tipus d'elements afegits. El crom és un element formador de ferrita, de manera que el crom està en una relació competitiva amb els elements de formació d'austenita en la formació de l'estructura cristal·lina d'acer inoxidable. Com que el ferro i el crom són elements que formen la ferrita, els acers inoxidables de la sèrie 400 són acers inoxidables totalment ferritics magnètics. En el procés d'afegir l'element-níquel formador d'austenita a l'acer inoxidable de ferro-crom, a mesura que augmenti el contingut de níquel, l'austenita formada augmentarà gradualment fins que tota l'estructura de ferrita es transformi en estructura austenita, formant així acer inoxidable de la sèrie 300. Si només s'afegeix la meitat de la quantitat de níquel, es formen un 50% de ferrita i un 50% d'austenita, una estructura coneguda com a acer inoxidable dúplex.
L'acer inoxidable de la sèrie 400 és un aliatge de ferro i crom de carboni. Aquest acer inoxidable té una estructura martensítica i ferro, de manera que té propietats magnètiques normals. L'acer inoxidable de la sèrie 400 té una forta resistència a l'oxidació d'alta temperatura, i en comparació amb l'acer al carboni, les seves propietats físiques i mecàniques es milloren encara més. La majoria dels acers inoxidables de la sèrie 400 es poden tractar amb calor.
L'acer inoxidable de la sèrie 300 és un material d'aliatge que conté ferro, carboni, níquel i crom, un material d'acer inoxidable no magnètic, que té millors propietats mal·leables que l'acer inoxidable de la sèrie 400. A causa de l'estructura austenítica de l'acer inoxidable de la sèrie 300, té una forta resistència a la corrosió en molts ambients, bona resistència a la fractura causada per la corrosió causada per l'excés de metall i les seves propietats materials no es veuen afectades pel tractament tèrmic. Influència.