不锈钢中添加镍的一个主要原因是由于不锈钢的晶态结构得到改善，如可塑性、可焊性、韧性等不锈钢的性能得到改善，因此镍被称为奥氏体形成元素。一般碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，镍的加入促进了晶体结构由体心立方(BCC)结构向面心立方(FCC)结构的转变，这种结构称为奥氏体。
但是，镍并非是具有这种性质的唯一元素。常用的奥氏体形成元素是：镍、碳、氮、锰、铜。这两种元素在形成奥氏体过程中的相对重要性对不锈钢晶体结构的预测至关重要。现在人们对奥氏体形成元素的相对重要性有了很大的研究，其中最著名的是以下公式：奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu%。
由此可以看出，碳是一种更强的奥氏体形成元素，其生成奥氏体的能力是镍的30倍，但不能加入到不锈钢的耐蚀材料中，因为焊接后它会产生敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮素还可以形成奥氏体，比镍大30倍，但它是气体，为了避免不锈钢的多孔性，只能在不锈钢中添加少量的氮。在炼钢过程中添加锰和铜会降低耐火寿命和降低焊接成本。
由镍的等式可以看出，添加锰对形成奥氏体没有很好的效果，但加入锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而不锈钢是一种很强的形成奥氏体元素。使用200系列的不锈钢，正是以足够的锰和氮取代镍形成了100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需添加的锰和氮量就越高。以201不锈钢为例，仅含4.5%的镍和0.25%的氮。从镍等式可知，氮气在形成奥氏体的能力与7.5%镍相当，因此也能形成100%的奥氏体结构。那也是200系列不锈钢的形成原理。为了形成100%的奥氏体结构，在200系列不锈钢中人为地减少添加铬，因为不能添加足够数量的锰和氮，从而使不锈钢的耐蚀性能下降。
不锈钢板同时起作用两种相反的作用：形成铁素体的元素不停地形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。晶体的最终结构取决于这两种元素的相对数量。铬是一种铁素体形成元素，因此铬在不锈钢晶体结构的形成与奥氏体形成元素之间存在竞争关系。由于铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是全铁素体不锈钢，具有磁性。将奥氏体生成元素-镍加入铁-铬不锈钢的过程中，随着镍组成的增加，生成的奥氏体也会逐渐增加，直到全部铁素体结构变为奥氏体结构，因此300系列不锈钢就形成了。加入镍量的一半，就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体，即所谓的双相不锈钢。400系列不锈钢是一种铁碳合铬合金。这类不锈钢具有马氏体结构和铁元素，所以具有正常的磁性。400系列不锈钢具有较强的抗高温氧化能力，并与碳钢相比，在物理和机械性能方面有了进一步的改善。大部分400系列不锈钢均可进行热处理。
300系列不锈钢是一种合金材料，它含有铁、碳、镍、铬，无磁性不锈钢材料，比400系列不锈钢更具可锻性。因为300系列不锈钢的奥氏体结构，所以它在多种环境中具有很强的耐腐蚀性能，具有良好的抗金属过应力腐蚀引起的断裂性能，并且其材料特性不受热处理影响。
