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(da)的(de)原始晶(jing)粒
這類鋼在冷卻與加熱時不(bu)發生相變，故鑄(zhu)態(tai)組織(zhi)粗大(da)。粗大(da)的組織(zhi)只能通過壓力加工碎化，無法用(yong)熱處理方法來(lai)改變它。工作(zuo)溫(wen)度(du)超過再結晶溫(wen)度(du)后，晶粒長大(da)傾向(xiang)很(hen)大(da)，加熱至900℃以上，晶粒即顯著粗化。由于晶粒粗大(da)，這類鋼的冷脆性(xing)高，韌(ren)脆轉變溫(wen)度(du)高，室溫(wen)的沖擊(ji)韌(ren)性(xing)很(hen)低(di)。圖9.30為(wei)退火狀(zhuang)態(tai)鐵素體不(bu)銹鋼的顯微組織(zhi)。
對(dui)這類鋼正確(que)地控制熱變(bian)形的開(kai)始溫(wen)度和(he)終止溫(wen)度是十分(fen)重要的，如對(dui)Cr25和(he)Cr28鋼，鍛造和(he)軋制應在750℃或較低的溫(wen)度結束。此外，向鋼中加入少量的鈦，可使晶粒粗(cu)化的傾向略微降(jiang)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(zhi)475℃脆性的(de)原因是在(zai)(zai)該(gai)溫度(du)(du)(du)區(qu)間，自(zi)α相(xiang)(xiang)中析(xi)出富鉻的(de)α＇相(xiang)(xiang)，鉻含量(liang)高達(da)61％～83％，具有體心立(li)方點(dian)陣，點(dian)降常(chang)(chang)數為0.2877nm。這種(zhong)高度(du)(du)(du)彌散的(de)亞穩定析(xi)出物與基體保(bao)持共(gong)格關(guan)系，長大速率極緩慢，在(zai)(zai)475℃保(bao)溫2h后具有20nm直徑，而34000h后只(zhi)長到500nm。由于a＇相(xiang)(xiang)的(de)點(dian)陣常(chang)(chang)數大于鐵素(su)體的(de)點(dian)陣常(chang)(chang)數，析(xi)出時產生共(gong)格應力，使鋼(gang)的(de)強度(du)(du)(du)和硬(ying)度(du)(du)(du)升高，韌性下(xia)降。475℃脆性具有還原性，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)加熱至600～650℃保(bao)溫1h后快(kuai)冷予以(yi)消除(chu)。
圖(tu)(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)圖(tu)(tu)的(de)(de)中間部分(fen)。可以看出，α＇相(xiang)的(de)(de)產生是由(you)(you)于520℃以下(xia)。→α＋α＇（調幅分(fen)解(jie)）反應的(de)(de)結果(guo)。α相(xiang)的(de)(de)析出緩慢(man)，從(cong)較高溫度(du)下(xia)的(de)(de)單相(xiang)a區空冷至(zhi)溶解(jie)度(du)線以下(xia)，不會有a＇相(xiang)析出，只有隨后(hou)在520℃時效，才會有a＇相(xiang)沉淀而引起鋼(gang)的(de)(de)脆化。當重新加熱(re)至(zhi)550℃以上時，由(you)(you)于α＇相(xiang)的(de)(de)溶解(jie)，鋼(gang)的(de)(de)塑性(xing)、韌性(xing)又得到恢復(fu)。α相(xiang)還使鋼(gang)在硝酸中的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)下(xia)降。
3. σ相的析(xi)出(chu)
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。
在鐵素體不銹鋼(gang)中還(huan)會存在其他影響(xiang)鋼(gang)性能的(de)相，主(zhu)要(yao)是碳化物、氮化物和少量(liang)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(chu)的(de)碳(tan)化(hua)物和氮化(hua)物對(dui)鐵(tie)素體不銹鋼(gang)的(de)性能是(shi)有害的(de)，主要表現在(zai)對(dui)耐(nai)蝕性、韌性、缺口敏感性的(de)影響上(shang)。
在(zai)含(han)約17％Cr的(de)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)中，如果C＋N含(han)量不(bu)大(da)(da)于0.03％時可以(yi)得(de)到純(chun)鐵素體(ti)(ti)組(zu)(zu)織，當(dang)C＋N含(han)量大(da)(da)于0.03％后，高溫下(xia)會生成(cheng)α＋γ雙(shuang)相結(jie)(jie)構。在(zai)隨(sui)后的(de)冷(leng)卻過程中，y相轉(zhuan)變為馬(ma)氏體(ti)(ti)，使鋼(gang)的(de)組(zu)(zu)織具(ju)有α＋M雙(shuang)相結(jie)(jie)構，從而使鋼(gang)的(de)組(zu)(zu)織細化(hua)，韌(ren)脆(cui)轉(zhuan)變溫度下(xia)移。當(dang)鋼(gang)中馬(ma)氏體(ti)(ti)含(han)量在(zai)9％以(yi)上(shang)時，其(qi)耐腐蝕(shi)性良好(hao)且(qie)不(bu)受(shou)鋼(gang)中碳、氮(dan)含(han)量的(de)影響。
