高鉻鐵(tie)素不(bu)銹鋼主要缺點是脆性大。引起脆性的原因主要有以下幾個方面：
1. 粗大的原始晶粒
這類鋼在(zai)冷卻與加(jia)熱(re)(re)時不(bu)發(fa)生相(xiang)變，故鑄態組織粗(cu)大。粗(cu)大的(de)組織只能通過壓力加(jia)工碎化，無(wu)法用(yong)熱(re)(re)處理方法來(lai)改(gai)變它。工作溫度(du)超過再結晶溫度(du)后，晶粒(li)長(chang)大傾向很(hen)大，加(jia)熱(re)(re)至900℃以(yi)上，晶粒(li)即顯(xian)著粗(cu)化。由于(yu)晶粒(li)粗(cu)大，這類鋼的(de)冷脆性高，韌(ren)(ren)脆轉變溫度(du)高，室溫的(de)沖擊韌(ren)(ren)性很(hen)低(di)。圖9.30為退(tui)火狀(zhuang)態鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)顯(xian)微組織。
對(dui)這類鋼正確地控制(zhi)熱變形的(de)開始溫(wen)(wen)度(du)和終止溫(wen)(wen)度(du)是十分重要的(de)，如對(dui)Cr25和Cr28鋼，鍛造和軋(ya)制(zhi)應(ying)在750℃或(huo)較低的(de)溫(wen)(wen)度(du)結束(shu)。此外，向鋼中加入少量(liang)的(de)鈦，可使晶粒(li)粗化(hua)的(de)傾向略(lve)微降低。
2. 475℃脆性
含鉻超過15％時，在400～550℃停留較長時間后，鋼在室溫時變得很脆，其沖擊韌度和塑性接近于零，并使鋼的強度和硬度顯著提高（圖9.31），最高脆化溫度接近于475℃，故文獻中把這種脆化現象稱為475℃脆性(xing)。
導致475℃脆性(xing)(xing)的原因(yin)是在該溫度(du)區間，自α相中析出(chu)富鉻的α＇相，鉻含量高達61％～83％，具有(you)(you)體(ti)心(xin)立方點(dian)陣(zhen)，點(dian)降常(chang)(chang)數(shu)(shu)為0.2877nm。這種高度(du)彌(mi)散的亞(ya)穩定析出(chu)物與基體(ti)保(bao)持共格(ge)關系，長(chang)(chang)大速率極緩慢(man)，在475℃保(bao)溫2h后(hou)具有(you)(you)20nm直(zhi)徑，而34000h后(hou)只長(chang)(chang)到500nm。由于a＇相的點(dian)陣(zhen)常(chang)(chang)數(shu)(shu)大于鐵素體(ti)的點(dian)陣(zhen)常(chang)(chang)數(shu)(shu)，析出(chu)時產生共格(ge)應(ying)力，使鋼(gang)的強度(du)和硬度(du)升高，韌性(xing)(xing)下降。475℃脆性(xing)(xing)具有(you)(you)還原性(xing)(xing)，可以通過加熱(re)至600～650℃保(bao)溫1h后(hou)快冷予以消(xiao)除(chu)。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)圖(tu)的中(zhong)間部分。可以看(kan)出，α＇相(xiang)的產生是由于520℃以下(xia)。→α＋α＇（調幅分解）反應的結果。α相(xiang)的析出緩(huan)慢，從較高溫度下(xia)的單相(xiang)a區空冷至溶解度線以下(xia)，不會有(you)a＇相(xiang)析出，只有(you)隨(sui)后在(zai)520℃時(shi)效，才會有(you)a＇相(xiang)沉淀而引起鋼(gang)的脆化。當重新加熱至550℃以上時(shi)，由于α＇相(xiang)的溶解，鋼(gang)的塑(su)性、韌性又(you)得到恢(hui)復。α相(xiang)還使鋼(gang)在(zai)硝酸中(zhong)的耐蝕性下(xia)降。
3. σ相(xiang)的析出
由圖2.12可以看出，在鐵鉻合金中，低于820℃時，當成分約相當于45％Cr時，出現。相（FeCr）。隨溫度的降低，σ相存在的范圍逐漸擴大，即。相可以溶解相當數量的鐵或鉻。在σ相和α相之間還存在比較寬的兩相區。
σ相的形成需要在600～800℃長時間加熱，更低的溫度因原子擴散困難，故不能生成，如果自高溫以較快的速率冷卻，亦可以抑制σ相的生成。
σ相是一種具有復雜正方點陣（單位晶胞中有30個原子）的金屬間化合物。在鉻鋼中，雜質及大多數合金元素Mo、Si、Mn、Ni等（C、N除外）都促使。相的生成范圍移至較低的鉻含量并加速其形成，因此工業用的含17％Cr的鐵素體鋼，在600～700℃長期加熱便可能形成。相。。相不僅見于高鉻鐵素體鋼，也見于其他奧氏體-鐵素體鋼，以至于奧氏體鋼中，不過σ相在鐵素體中形成較容易。
σ相具有高的硬度（大于68HRC）和脆性，析出時伴有大的體積變化，故引起很大脆性。由于。相富鉻，其析出會引起基體中鉻分布的變化，而使鋼的耐蝕性下降，連續成網狀的σ相較島狀者更為有害。
除σ相外，在含鉬的高鉻鐵素體不銹鋼中還發現有x相存在。x相同樣是一種脆性相，可以顯著降低鋼的缺口韌性。X相中富集Mo、Cr的程度高于。相且析出速率較σ相快。
鐵素體不銹鋼中出現σ相和x相后，可以采用加熱到它們的形成溫度以上保溫后急冷的方法予以消除。
在(zai)(zai)鐵素(su)體不銹鋼中還會存在(zai)(zai)其(qi)他影響鋼性(xing)能的(de)相，主要(yao)是碳化物、氮(dan)化物和少量的(de)馬氏體。
碳和氮在鐵素體中的溶解度很低，如含鉻26％的鐵素體不銹鋼在1093℃時，碳在鋼中的溶解度為0.04％，在927℃時僅為0.004％，溫度再降低，其溶解度要降到0.004％以下；927℃以上時，氮在鐵素體中的溶解度為0.023％，而在593℃時僅為0.006％。因此，鐵素體不銹鋼在高溫加熱和在隨后的冷卻過程中，即使急冷，也難以防止碳化物和氮化物的析出，析出的碳化物主要是（Cr，Fe）23C6和（Cr，Fe7C3，析出的氮化物主要是CrN和Cr2N。
析出的(de)碳化物和氮化物對鐵素體(ti)不(bu)銹鋼的(de)性(xing)能是(shi)有害的(de)，主要表現在對耐(nai)蝕性(xing)、韌(ren)性(xing)、缺口(kou)敏(min)感性(xing)的(de)影(ying)響上(shang)。
在(zai)含約17％Cr的(de)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中，如果C＋N含量(liang)不大于0.03％時(shi)可以得(de)到純鐵(tie)素體(ti)組(zu)織，當(dang)(dang)C＋N含量(liang)大于0.03％后，高溫下(xia)(xia)會生(sheng)成α＋γ雙(shuang)相結(jie)構。在(zai)隨(sui)后的(de)冷卻過程(cheng)中，y相轉變為馬氏體(ti)，使鋼(gang)(gang)的(de)組(zu)織具有α＋M雙(shuang)相結(jie)構，從(cong)而使鋼(gang)(gang)的(de)組(zu)織細化，韌脆轉變溫度下(xia)(xia)移。當(dang)(dang)鋼(gang)(gang)中馬氏體(ti)含量(liang)在(zai)9％以上時(shi)，其(qi)耐腐蝕(shi)性(xing)良好且(qie)不受(shou)鋼(gang)(gang)中碳、氮(dan)含量(liang)的(de)影響。
