高鉻鐵素不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(yuan)始晶粒
這類鋼(gang)在(zai)冷卻(que)與加(jia)熱(re)時不發生(sheng)相變(bian)(bian)，故鑄態(tai)組(zu)織粗大。粗大的(de)組(zu)織只能通(tong)過壓力加(jia)工碎(sui)化，無法(fa)用熱(re)處理方(fang)法(fa)來改變(bian)(bian)它。工作溫(wen)度(du)超過再結晶溫(wen)度(du)后，晶粒(li)長大傾向(xiang)很大，加(jia)熱(re)至900℃以(yi)上(shang)，晶粒(li)即顯著粗化。由(you)于晶粒(li)粗大，這類鋼(gang)的(de)冷脆性(xing)高(gao)，韌(ren)脆轉變(bian)(bian)溫(wen)度(du)高(gao)，室溫(wen)的(de)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)很低。圖9.30為退(tui)火狀態(tai)鐵素體不銹鋼(gang)的(de)顯微組(zu)織。
對(dui)(dui)這類鋼(gang)正(zheng)確地控(kong)制熱變形的開始溫(wen)度(du)和終止溫(wen)度(du)是十分重要的，如對(dui)(dui)Cr25和Cr28鋼(gang)，鍛造和軋制應(ying)在750℃或(huo)較低的溫(wen)度(du)結束。此外，向鋼(gang)中加入少(shao)量的鈦，可(ke)使晶粒粗化(hua)的傾向略微降低。
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。
導致(zhi)475℃脆性(xing)(xing)的(de)原因是在(zai)該溫度(du)區(qu)間，自(zi)α相(xiang)(xiang)中析(xi)(xi)出富鉻(ge)的(de)α＇相(xiang)(xiang)，鉻(ge)含量高達(da)61％～83％，具有體心(xin)立方點(dian)陣(zhen)，點(dian)降(jiang)常(chang)數(shu)為0.2877nm。這種高度(du)彌散的(de)亞(ya)穩(wen)定析(xi)(xi)出物與(yu)基體保持共格關系，長(chang)大速率極緩慢，在(zai)475℃保溫2h后(hou)具有20nm直徑，而34000h后(hou)只長(chang)到500nm。由于(yu)a＇相(xiang)(xiang)的(de)點(dian)陣(zhen)常(chang)數(shu)大于(yu)鐵(tie)素(su)體的(de)點(dian)陣(zhen)常(chang)數(shu)，析(xi)(xi)出時產生共格應力，使鋼的(de)強度(du)和硬度(du)升高，韌性(xing)(xing)下(xia)降(jiang)。475℃脆性(xing)(xing)具有還原性(xing)(xing)，可以(yi)通過加熱至600～650℃保溫1h后(hou)快冷予以(yi)消除。
圖9.32為Fe-Cr二元相圖的(de)(de)(de)中(zhong)間部(bu)分。可(ke)以看出，α＇相的(de)(de)(de)產生是由(you)(you)于(yu)520℃以下(xia)(xia)。→α＋α＇（調(diao)幅分解）反(fan)應的(de)(de)(de)結果。α相的(de)(de)(de)析出緩慢(man)，從(cong)較高溫(wen)度下(xia)(xia)的(de)(de)(de)單相a區空冷至溶(rong)解度線以下(xia)(xia)，不會(hui)有a＇相析出，只有隨后(hou)在520℃時(shi)效，才會(hui)有a＇相沉淀而引起鋼(gang)的(de)(de)(de)脆化(hua)。當重新加熱至550℃以上時(shi)，由(you)(you)于(yu)α＇相的(de)(de)(de)溶(rong)解，鋼(gang)的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)又得(de)到恢復(fu)。α相還使鋼(gang)在硝(xiao)酸(suan)中(zhong)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)下(xia)(xia)降(jiang)。
3. σ相的(de)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)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)中還會存(cun)在(zai)其他影響鋼(gang)性能(neng)的相(xiang)，主要是碳化物、氮化物和少量的馬氏體(ti)。
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(xi)出(chu)的(de)碳化物和(he)氮化物對鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)性能是有害(hai)的(de)，主要表現在(zai)對耐蝕性、韌性、缺口敏感性的(de)影響上。
在含(han)(han)(han)(han)約(yue)17％Cr的鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)，如果C＋N含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)不大(da)于0.03％時可(ke)以(yi)得到純鐵素體(ti)組織，當C＋N含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)大(da)于0.03％后(hou)，高溫下會生(sheng)成α＋γ雙相結構。在隨后(hou)的冷卻(que)過(guo)程中(zhong)(zhong)，y相轉變為馬(ma)氏體(ti)，使(shi)鋼(gang)(gang)的組織具有α＋M雙相結構，從而使(shi)鋼(gang)(gang)的組織細(xi)化，韌脆轉變溫度下移。當鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)馬(ma)氏體(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)在9％以(yi)上時，其耐腐(fu)蝕性良好且不受鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)碳、氮含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)的影響。
