高鉻鐵素不銹鋼(gang)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(lei)鋼(gang)(gang)在冷卻與(yu)加(jia)熱(re)時(shi)不(bu)發生相變，故鑄態(tai)組織粗大(da)(da)。粗大(da)(da)的(de)組織只能通過(guo)壓力加(jia)工(gong)碎化，無法(fa)(fa)用熱(re)處理方法(fa)(fa)來改變它。工(gong)作溫度(du)超過(guo)再結晶(jing)溫度(du)后，晶(jing)粒(li)長大(da)(da)傾向很大(da)(da)，加(jia)熱(re)至900℃以(yi)上，晶(jing)粒(li)即顯著粗化。由于晶(jing)粒(li)粗大(da)(da)，這類(lei)鋼(gang)(gang)的(de)冷脆性高，韌脆轉變溫度(du)高，室(shi)溫的(de)沖(chong)擊(ji)韌性很低(di)。圖9.30為退(tui)火狀(zhuang)態(tai)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)顯微組織。
對這類(lei)鋼(gang)正確地控制熱變(bian)形的(de)開(kai)始(shi)溫(wen)(wen)度(du)和(he)終止溫(wen)(wen)度(du)是十(shi)分重要的(de)，如對Cr25和(he)Cr28鋼(gang)，鍛造和(he)軋制應在750℃或較低的(de)溫(wen)(wen)度(du)結束。此外，向(xiang)鋼(gang)中加入(ru)少量(liang)的(de)鈦，可使晶粒粗(cu)化的(de)傾向(xiang)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475℃脆性(xing)(xing)的(de)原(yuan)因是在該(gai)溫(wen)度(du)區間，自α相中析出富鉻的(de)α＇相，鉻含量(liang)高(gao)達61％～83％，具(ju)有體心立方點陣，點降(jiang)常數為0.2877nm。這種高(gao)度(du)彌散的(de)亞穩定析出物(wu)與基體保(bao)持共格關系，長大速率極緩慢，在475℃保(bao)溫(wen)2h后(hou)(hou)具(ju)有20nm直徑，而34000h后(hou)(hou)只長到500nm。由于(yu)a＇相的(de)點陣常數大于(yu)鐵素體的(de)點陣常數，析出時產生共格應力(li)，使鋼的(de)強度(du)和硬度(du)升高(gao)，韌性(xing)(xing)下降(jiang)。475℃脆性(xing)(xing)具(ju)有還原(yuan)性(xing)(xing)，可以(yi)通過(guo)加熱(re)至600～650℃保(bao)溫(wen)1h后(hou)(hou)快冷予以(yi)消(xiao)除。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)圖(tu)的(de)中間部(bu)分。可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)，α＇相(xiang)的(de)產生是由于(yu)520℃以(yi)(yi)下。→α＋α＇（調幅分解）反(fan)應的(de)結果。α相(xiang)的(de)析出(chu)緩慢(man)，從(cong)較高(gao)溫度下的(de)單(dan)相(xiang)a區(qu)空冷至溶解度線(xian)以(yi)(yi)下，不會有a＇相(xiang)析出(chu)，只有隨后(hou)在(zai)520℃時(shi)效，才會有a＇相(xiang)沉淀而(er)引起鋼(gang)的(de)脆化。當重新加熱(re)至550℃以(yi)(yi)上(shang)時(shi)，由于(yu)α＇相(xiang)的(de)溶解，鋼(gang)的(de)塑(su)性、韌性又(you)得(de)到恢(hui)復。α相(xiang)還(huan)使(shi)鋼(gang)在(zai)硝酸中的(de)耐蝕性下降。
3. σ相的析出(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。
在鐵素體不銹鋼中還會(hui)存在其他影響鋼性能(neng)的相，主要是碳(tan)化(hua)(hua)物、氮化(hua)(hua)物和少量的馬氏體。
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。
析出的碳化物和氮化物對(dui)鐵素體不銹鋼的性能是有害的，主要(yao)表現(xian)在對(dui)耐蝕性、韌性、缺口敏感性的影響(xiang)上。
在含約17％Cr的(de)(de)鐵素體不銹鋼中，如果C＋N含量不大(da)于0.03％時可以得到純鐵素體組織(zhi)，當C＋N含量大(da)于0.03％后(hou)，高溫下(xia)會生成α＋γ雙相結(jie)構。在隨后(hou)的(de)(de)冷(leng)卻過(guo)程中，y相轉變為馬氏(shi)體，使鋼的(de)(de)組織(zhi)具有α＋M雙相結(jie)構，從而使鋼的(de)(de)組織(zhi)細化，韌脆轉變溫度下(xia)移。當鋼中馬氏(shi)體含量在9％以上(shang)時，其(qi)耐腐蝕性良好且不受鋼中碳、氮含量的(de)(de)影響。
