在环境中含有水蒸气的时候下，Cr2O3不锈钢板表面氧化膜或者光晶石氧化物膜的稳定性会出现降低，此外，在外层氧化铁皮形成同时在合金内部也形成Fe-Cr光晶石氧化物的内层氧化铁皮。

有研究采用几种不锈钢板在N2-O2-H2O气氛的氧化铁皮成长特性进行查明同时，同时也研究了有关对其氧化铁皮成长的水蒸气作用。该次试验使用铁素体不锈钢409D、403和奥氏体不锈钢304。铬浓度分别是10.8%、16.5%和18%。氧化在N2-2.4%O2-19.6%H2O的气氛中进行。氧化温度1173、1323、1473K下，氧化时间从600S到最大规定90KS。通过测定氧化前后试样的质量来测定由于氧化而引起质量变化。

其次，使用SEM、EPMA观察试样表面和试样被膜断面，采用XRD对氧化物进行鉴别。其试验结果和考察。从氧化时间和质量变化曲线可知，在1173K、1323K、1473K氧化下的质量和时间依存性关系来看，关于304奥氏体不锈钢在1323K以上的温度下被膜剥离明显，只表示在1173K下的结果。各试验不锈钢除氧化初期外，质量都和氧化时间基本上呈直线的增加。从这个结果来看，在含有水蒸气氛的不锈钢动力学特性示出了模式图。

低Cr不锈钢高温下的特性氧化初期质量增加量稍大些，尔后时间质量都呈直线地增加。另一方面，高Cr不锈钢和在低温下的低Cr不锈钢，氧化初期质量增加，但以后时间都是直线的增加。

关于氧化铁皮成长特性，不锈钢板面氧化膜的形成有以下3点，其一是Cr2O3被膜或Fe-Cr光晶石氧化物被膜的形成，其二是球团矿状氧化物形成，其三是由Fe2O3和Fe3O4组成的外层氧化铁皮和Fe（Fe-Cr）2O4组成的内层氧化铁皮的形成。也看到在氧化初期Cr2O3或Fe-Cr光晶石氧化物保护性氧化物的形成，但逐渐地形成球团矿状氧化物。

这种变化体现在两个方面，一方面是由于HO蒸气的存在Cr2O3和Fe-Cr光晶石氧化物稳定性降低；另一方面是Cr2O3、CrO2OH等挥发物质的生成。最终两层氧化铁皮的形成，这时内层氧化铁皮厚度和外层氧化铁皮厚度基本上是相同的。此外其内层氧化铁皮的形成，确认与其说是由氧气不如说水蒸气给予大些。

从以上研究结果可知，不锈钢在含有水蒸气氛高温氧化的最终被膜构造，是由铁氧化物组成的外层氧化铁皮和Fe（Fe-Cr）2O4组成内层氧化铁皮的两层构造。外层氧化铁皮Fe离子的外方扩散，同时内层氧化铁皮由于水蒸气向内方扩散而成长。但是，在氧化初期看到保护性被膜的形成。这个保护性被膜虽然在低温度高Cr钢场合下比较长时间保持，但合金中Cr的扩散系数小的奥氏体系不锈钢在氧化初期形成保护性氧化被膜存在困难，如上所述，水蒸汽在阻凝Cr2O3不锈钢板稳定地成长也导致内层氧化铁皮的形成。