一、脆性轉(zhuan)變溫度和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不(bu)銹鋼(gang)（經正常熱處理后），對缺口十分敏感，其脆性轉變溫度一般均高于室溫。只在有缺口的前提下，才顯示出室溫脆性。隨著鉻含量的提高，或缺口的尖銳度增加，其脆性轉變溫度也明顯升高；隨溫度升至870℃，其切口敏感性才完全消失。
造成高鉻鐵素體不銹鋼的脆性轉變溫度高和對缺口高度敏感的主要原因是，鋼中間隙元素，尤其是碳、氮和氧等含量較高，并與其化合物的沉淀有關。
二、475℃脆(cui)性(xing)和σ相(xiang)脆(cui)性(xing)
一般來說(shuo)，鐵素體不銹鋼(gang)加熱(re)至高(gao)(gao)(gao)(gao)溫，基本上(shang)不出現(xian)奧氏(shi)體相變，因此難以(yi)經(jing)淬火形成(cheng)馬氏(shi)體產(chan)生(sheng)明(ming)顯(xian)強化。但是(shi)由(you)低溫至高(gao)(gao)(gao)(gao)溫存在三個溫度(du)區間，經(jing)其處(chu)理后，強度(du)、硬度(du)明(ming)顯(xian)提高(gao)(gao)(gao)(gao)，而鋼(gang)的(de)塑性和(he)沖擊韌性顯(xian)著下降(jiang)。通常(chang)，這是(shi)人們所不希望(wang)而極力要設法避免的(de)。這里先(xian)介紹(shao)兩種非高(gao)(gao)(gao)(gao)溫的(de)脆(cui)性：
1. 475℃脆性
含鉻量超過12％以上的鐵素體不銹鋼，加熱至340～540℃時，經一定時間后，鋼的硬度增加，沖擊（缺口）韌性顯著降低。尤其是在475℃時，這種情況最為嚴重，故稱為475℃脆性。通常，鉻含量愈高，缺口尖銳度愈大，揭示出這種脆性所需的保溫時間愈短。超過15％鉻的鋼，才有較明顯的硬化現象。
產生475℃脆性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)基(ji)本原因(yin)已公(gong)認為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相的(de)(de)沉淀析出所致。它具有體心立方晶格結(jie)構，無磁性(xing)(xing)(xing)。d相的(de)(de)析出不(bu)僅帶來脆性(xing)(xing)(xing)，而且顯著降低鋼的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能。
由于(yu)a相的(de)(de)析(xi)出-溶(rong)解過程是一(yi)種可逆過程，475℃脆性可以通過重新加(jia)熱至540℃以上溫(wen)度，并保溫(wen)一(yi)定時(shi)間快速冷卻至室溫(wen)的(de)(de)辦法消除。
2. σ相脆性
根(gen)據Fe-Cr相(xiang)(xiang)(xiang)圖，當(dang)鉻(ge)含量在15～70％的(de)范圍內，于(yu)(yu)500～800℃時存在σ相(xiang)(xiang)(xiang)。它是一種金(jin)屬(shu)間化合物(wu)，含鉻(ge)42～50％，無(wu)磁性、具有四(si)方晶(jing)(jing)格結構，屬(shu)高硬度脆性相(xiang)(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)(xiang)首先(xian)產生于(yu)(yu)晶(jing)(jing)粒邊界，呈鏈網小(xiao)島形(xing)狀。其形(xing)成速度比較緩慢(man)，如(ru)含鉻(ge)量小(xiao)于(yu)(yu)30％的(de)鐵素體不(bu)銹鋼在進行堆(dui)焊或(huo)鑄(zhu)造時，在能形(xing)成g相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)溫度范圍內通常(chang)沒有足夠(gou)的(de)時間來形(xing)成σ相(xiang)(xiang)(xiang)。只有足夠(gou)時間保溫才能形(xing)成σ相(xiang)(xiang)(xiang)，使鋼的(de)硬度提高，卻(que)顯著降低(di)鋼的(de)塑性、缺口
韌(ren)性及耐蝕性能。添加(jia)某些元素，如鉬、硅等，可以擴大(da)σ相(xiang)(xiang)區存(cun)在范圍(wei)、使(shi)σ相(xiang)(xiang)區向低(di)鉻濃度方向移動(dong)，有利于(yu)σ相(xiang)(xiang)的形成。冷加(jia)工也會增大(da)σ相(xiang)(xiang)的析出速度。提高鉻含量將顯著(zhu)加(jia)速σ相(xiang)(xiang)的形成。
σ相的形成是(shi)可逆(ni)的。故可以通(tong)過重新加熱至800℃以上溫(wen)度，保溫(wen)1h或更(geng)長時間，使σ相溶解后(hou)快速(su)冷卻至室溫(wen)的辦法消除。
三、高(gao)溫脆(cui)性
普通高鉻鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（間隙(xi)元(yuan)素(su)如碳(tan)、氮的含量在中(zhong)等以(yi)(yi)上時），加(jia)熱(re)至950～1000℃以(yi)(yi)上，急(ji)冷(leng)至室(shi)溫(wen)(wen)，其塑性和缺口韌(ren)性顯(xian)著降低，稱為高溫(wen)(wen)脆(cui)性。若重(zhong)新加(jia)熱(re)至750～850℃，可以(yi)(yi)恢復(fu)其塑性。這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)高溫(wen)(wen)脆(cui)性十分有害，進行焊接，在950℃以(yi)(yi)上等溫(wen)(wen)熱(re)處理(li)或(huo)鑄造工藝過程中(zhong)，均(jun)可能出現這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)脆(cui)化(hua)，同時耐蝕性也顯(xian)著降低。
已經(jing)查明和證實，產(chan)生高(gao)溫脆(cui)性的(de)基本原因是同(tong)碳、氮(dan)等(deng)間隙元素的(de)碳、氮(dan)化(hua)合物在(zai)晶(jing)界和晶(jing)內位錯上(shang)析(xi)出有關。降(jiang)低(di)鋼(gang)中(zhong)的(de)碳、氮(dan)含量，減少甚至避免碳、氮(dan)化(hua)物的(de)沉淀析(xi)出（還同(tong)鉻(ge)含量、熱處理工藝有關。鉻(ge)含量愈高(gao)，其碳、氮(dan)溶解度愈低(di)），可以大大改善高(gao)溫脆(cui)性。高(gao)純級高(gao)鉻(ge)鐵素體不銹鋼(gang)在(zai)克(ke)服(fu)高(gao)溫脆(cui)性方面已經(jing)取得良好效果(guo)。
此外，高(gao)(gao)鉻鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)鑄態晶(jing)粒十(shi)分粗(cu)大(da)，只能(neng)通過加工軋制(zhi)和(he)適當(dang)溫(wen)度下再結晶(jing)予以細化。但(dan)當(dang)加熱超過950℃時(shi)（如(ru)焊接(jie)等），具有(you)強烈(lie)的(de)晶(jing)粒長大(da)傾向(xiang)。眾所(suo)周(zhou)知，粗(cu)大(da)晶(jing)粒比相應細晶(jing)組(zu)織的(de)塑性或(huo)韌性要差(cha)。高(gao)(gao)鉻鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)材的(de)厚(hou)度及(ji)晶(jing)粒尺寸因(yin)素(su)對(dui)室(shi)溫(wen)脆性存(cun)在影(ying)(ying)響。但(dan)是，高(gao)(gao)純級（碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)含量極低(di)(di)）不銹鋼(gang)，因(yin)其脆性轉(zhuan)變溫(wen)度已降(jiang)得很低(di)(di)，晶(jing)粒尺寸對(dui)室(shi)溫(wen)缺(que)口(kou)韌性的(de)影(ying)(ying)響也就不大(da)了。板愈厚(hou)，要求控制(zhi)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)含量應愈低(di)(di)，才(cai)能(neng)保證(zheng)必(bi)要的(de)缺(que)口(kou)韌性。
四(si)、晶間腐蝕(shi)敏感性(xing)
普(pu)通高(gao)鉻(ge)(ge)鐵素體(ti)不銹鋼在加熱過(guo)程(cheng)中存在造成475℃脆性、σ相脆性和(he)高(gao)溫(wen)(wen)脆性的(de)三(san)個(ge)脆化溫(wen)(wen)度區。由于(yu)富鉻(ge)(ge)的(de)α＇相、σ相或(huo)碳、氮化合物的(de)析出等原因(yin)，不僅(jin)引起脆化，而且帶來晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)敏感性，使(shi)耐蝕(shi)(shi)性能顯著降低。尤其(qi)是(shi)當溫(wen)(wen)度超過(guo)900～950℃以(yi)上而后快(kuai)冷時，具有十分敏感的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)傾向。即使(shi)在碳氮含量較低和(he)象自來水這樣(yang)弱(ruo)的(de)腐蝕(shi)(shi)條件(jian)下，經高(gao)溫(wen)(wen)空冷或(huo)焊縫區也(ye)會發生晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)（9,10）。若重新加熱至700～850℃左右熱處(chu)理，其(qi)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)敏感性可以(yi)消除。
對普通(tong)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼經高(gao)溫(wen)快(kuai)(kuai)冷后產生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕傾(qing)向機理(li)的(de)(de)(de)解(jie)釋(shi)，主要是將解(jie)釋(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理(li)論應(ying)用(yong)于鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。從(cong)敏化溫(wen)度(du)和(he)消(xiao)除(chu)晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕傾(qing)向溫(wen)度(du)來看(kan)，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型和(he)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼正好相(xiang)反。但本質相(xiang)同，均是由于如富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳化物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出造(zao)成其(qi)附近區貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引起。碳、氮(dan)(dan)(dan)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)固溶(rong)(rong)度(du)比在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)小的(de)(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴散速(su)度(du)比在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)大的(de)(de)(de)多。中(zhong)(zhong)(zhong)等以上碳、氮(dan)(dan)(dan)含(han)量的(de)(de)(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼，加(jia)熱(re)至(zhi)(zhi)約(yue)950℃以上，富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳、氮(dan)(dan)(dan)化合(he)物(wu)溶(rong)(rong)解(jie)于鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)（固溶(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)(zhong)。但在(zai)快(kuai)(kuai)速(su)淬火(huo)冷卻(que)過程中(zhong)(zhong)(zhong)，由于高(gao)度(du)過飽和(he)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)隙(xi)固溶(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)具有(you)強烈(lie)析(xi)出傾(qing)向和(he)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)碳、氮(dan)(dan)(dan)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)擴散速(su)度(du)極(ji)快(kuai)(kuai)（比鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)，比在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)數百倍），經過中(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)時也難(nan)以阻止(zhi)富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳、氮(dan)(dan)(dan)化物(wu)的(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)析(xi)出（其(qi)沉(chen)淀(dian)析(xi)出溫(wen)度(du)一(yi)般認為在(zai)427℃至(zhi)(zhi)900℃之間(jian)(jian)）。當重新(xin)加(jia)熱(re)至(zhi)(zhi)700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)擴散增加(jia)了貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量。雖(sui)有(you)晶(jing)間(jian)(jian)析(xi)出物(wu)存在(zai)，耐晶(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕性(xing)能卻(que)良好。
綜上(shang)所述，475℃脆性和σ相(xiang)脆性，可通過800℃左右(you)保溫一定時(shi)(shi)間(jian)快冷予(yu)以消除。焊接或高溫淬火，因經過其相(xiang)應脆化(hua)溫度區的時(shi)(shi)間(jian)短暫，一般來不及(ji)出(chu)現脆化(hua)。因此它(ta)們對制作焊(han)接(jie)構件設備(bei)的(de)(de)威脅尚不(bu)大(da)。而(er)由(you)于(yu)碳、氮等間(jian)隙元素(su)含量高而(er)引起的(de)(de)高溫脆(cui)(cui)性(xing)(xing)和晶間(jian)腐蝕敏感性(xing)(xing)、脆(cui)(cui)性(xing)(xing)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)高和缺口敏感性(xing)(xing)大(da)才是(shi)影響焊(han)接(jie)、加工等性(xing)(xing)能、限制普通高鉻(ge)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應(ying)用的(de)(de)主要障礙。故(gu)發展(zhan)了新一代(dai)高純級高鉻(ge)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。它在(zai)經過焊(han)接(jie)等高溫過程后(hou)，具有良好的(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing)，其(qi)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)一般均低(di)于(yu)室溫，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其(qi)應(ying)用范(fan)圍。
