一、脆性轉變溫度和缺口敏(min)感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不銹鋼（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(bu)銹(xiu)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℃脆性(xing)(xing)和σ相脆性(xing)(xing)
一般(ban)來說，鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼加熱(re)至高(gao)溫(wen)(wen)，基本上(shang)不(bu)(bu)出現奧氏(shi)體(ti)相變，因此難以經淬(cui)火(huo)形成(cheng)馬氏(shi)體(ti)產生明(ming)顯(xian)強化(hua)。但是由低溫(wen)(wen)至高(gao)溫(wen)(wen)存在(zai)三個(ge)溫(wen)(wen)度(du)區間，經其處理(li)后(hou)，強度(du)、硬度(du)明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao)，而(er)(er)鋼的(de)塑性(xing)和沖擊(ji)韌性(xing)顯(xian)著下降。通常(chang)，這(zhe)是人們所(suo)不(bu)(bu)希望而(er)(er)極(ji)力(li)要設法避免的(de)。這(zhe)里先介紹兩種(zhong)非高(gao)溫(wen)(wen)的(de)脆性(xing)：
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(cui)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(cui)(cui)性的(de)(de)基(ji)本(ben)原因(yin)已公認為是由(you)于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相(xiang)的(de)(de)沉淀析(xi)出(chu)所致(zhi)。它具有體心立(li)方晶格結構，無磁性。d相(xiang)的(de)(de)析(xi)出(chu)不(bu)僅帶來脆(cui)(cui)性，而且(qie)顯著降低鋼的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性能。
由于a相的(de)析(xi)出-溶解過程是一種可逆過程，475℃脆(cui)性可以通過重新加熱至(zhi)(zhi)540℃以上溫(wen)度，并保溫(wen)一定時(shi)間快速(su)冷卻至(zhi)(zhi)室溫(wen)的(de)辦法消除(chu)。
2. σ相(xiang)脆性(xing)
根(gen)據(ju)Fe-Cr相(xiang)圖(tu)，當鉻(ge)含(han)(han)量在(zai)(zai)15～70％的(de)范圍內(nei)，于500～800℃時(shi)(shi)存在(zai)(zai)σ相(xiang)。它是一(yi)種金屬間化合物，含(han)(han)鉻(ge)42～50％，無磁(ci)性(xing)(xing)、具有(you)四方晶格結構，屬高硬度(du)脆性(xing)(xing)相(xiang)。σ相(xiang)首先產生于晶粒邊界，呈鏈網小島(dao)形(xing)狀。其形(xing)成速(su)度(du)比較緩慢(man)，如含(han)(han)鉻(ge)量小于30％的(de)鐵素體不銹鋼(gang)在(zai)(zai)進行堆焊(han)或(huo)鑄(zhu)造時(shi)(shi)，在(zai)(zai)能形(xing)成g相(xiang)的(de)溫度(du)范圍內(nei)通常(chang)沒有(you)足夠的(de)時(shi)(shi)間來形(xing)成σ相(xiang)。只有(you)足夠時(shi)(shi)間保溫才能形(xing)成σ相(xiang)，使鋼(gang)的(de)硬度(du)提高，卻顯(xian)著(zhu)降低鋼(gang)的(de)塑性(xing)(xing)、缺口(kou)
韌性(xing)及耐蝕(shi)性(xing)能。添加某些元素(su)，如鉬、硅(gui)等(deng)，可以擴大σ相(xiang)(xiang)區存在范圍、使σ相(xiang)(xiang)區向(xiang)低鉻濃度(du)方向(xiang)移動，有利于σ相(xiang)(xiang)的形成(cheng)。冷加工也會增大σ相(xiang)(xiang)的析(xi)出(chu)速(su)度(du)。提高鉻含量將顯著加速(su)σ相(xiang)(xiang)的形成(cheng)。
σ相的形成是可(ke)逆的。故可(ke)以(yi)通過重新加(jia)熱至800℃以(yi)上溫度，保溫1h或(huo)更長時間，使σ相溶解后快(kuai)速冷卻至室溫的辦法消除(chu)。
三(san)、高溫(wen)脆(cui)性
普通(tong)高(gao)鉻鐵素體不銹鋼（間隙(xi)元素如碳、氮的含量在(zai)(zai)中等以上(shang)時(shi)），加熱至(zhi)950～1000℃以上(shang)，急冷至(zhi)室溫(wen)(wen)，其塑性(xing)(xing)和缺口(kou)韌性(xing)(xing)顯著降低，稱為高(gao)溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)。若重新加熱至(zhi)750～850℃，可以恢復其塑性(xing)(xing)。這種高(gao)溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)十(shi)分有(you)害，進行焊接(jie)，在(zai)(zai)950℃以上(shang)等溫(wen)(wen)熱處理或鑄(zhu)造(zao)工藝過(guo)程中，均可能出現這種脆(cui)化(hua)，同(tong)時(shi)耐蝕性(xing)(xing)也顯著降低。
已(yi)經查明(ming)和證(zheng)實(shi)，產生高溫(wen)脆性的(de)基本原因是同(tong)碳(tan)(tan)、氮(dan)等(deng)間隙(xi)元素的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)化合物(wu)在晶界(jie)和晶內位錯上析出有(you)關。降低鋼中的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)含量(liang)，減少(shao)甚至避免(mian)碳(tan)(tan)、氮(dan)化物(wu)的(de)沉淀析出（還同(tong)鉻(ge)含量(liang)、熱處理工藝有(you)關。鉻(ge)含量(liang)愈(yu)高，其(qi)碳(tan)(tan)、氮(dan)溶(rong)解度愈(yu)低），可以大(da)大(da)改善高溫(wen)脆性。高純(chun)級高鉻(ge)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼在克服高溫(wen)脆性方面已(yi)經取得(de)良好效果(guo)。
此(ci)外(wai)，高鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼鑄態晶(jing)粒(li)(li)十分粗大，只(zhi)能通(tong)過加(jia)工(gong)軋制(zhi)和適當溫(wen)度下再結(jie)晶(jing)予(yu)以細化(hua)。但當加(jia)熱超(chao)過950℃時（如焊接等），具有強烈的(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)長大傾(qing)向。眾(zhong)所(suo)周知，粗大晶(jing)粒(li)(li)比相(xiang)應細晶(jing)組織的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)要(yao)差。高鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼材(cai)的(de)(de)厚(hou)度及晶(jing)粒(li)(li)尺寸因素(su)對(dui)室(shi)溫(wen)脆性(xing)(xing)(xing)(xing)存在影響(xiang)。但是，高純(chun)級（碳、氮(dan)(dan)含量極(ji)低）不銹(xiu)鋼，因其脆性(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變溫(wen)度已降(jiang)得很低，晶(jing)粒(li)(li)尺寸對(dui)室(shi)溫(wen)缺口(kou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)影響(xiang)也就不大了。板愈厚(hou)，要(yao)求控制(zhi)的(de)(de)碳、氮(dan)(dan)含量應愈低，才能保證必要(yao)的(de)(de)缺口(kou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)。
四、晶(jing)間(jian)腐蝕敏感性
普通(tong)高(gao)鉻鐵(tie)素體不銹鋼在加熱過(guo)程(cheng)中存在造成475℃脆性(xing)、σ相(xiang)脆性(xing)和高(gao)溫脆性(xing)的(de)三個(ge)脆化(hua)溫度(du)(du)區(qu)。由于(yu)富鉻的(de)α＇相(xiang)、σ相(xiang)或(huo)碳(tan)、氮(dan)化(hua)合物的(de)析出等原因，不僅引起脆化(hua)，而且(qie)帶來晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)敏(min)(min)感(gan)性(xing)，使(shi)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能顯著降低。尤其(qi)是當(dang)溫度(du)(du)超過(guo)900～950℃以上而后快冷時(shi)，具(ju)有十分(fen)敏(min)(min)感(gan)的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)傾向(xiang)。即使(shi)在碳(tan)氮(dan)含量較低和象自(zi)來水這樣弱的(de)腐蝕(shi)(shi)條件(jian)下，經高(gao)溫空冷或(huo)焊縫區(qu)也會發生晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)（9,10）。若(ruo)重新加熱至(zhi)700～850℃左右(you)熱處理，其(qi)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)敏(min)(min)感(gan)性(xing)可以消除(chu)。
對普通高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)經高(gao)溫快(kuai)(kuai)(kuai)冷(leng)后產生晶間腐蝕(shi)傾向機理的(de)(de)(de)(de)解(jie)釋，主要是將解(jie)釋奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)晶間腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理論(lun)應用(yong)于鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。從敏化(hua)溫度(du)(du)和(he)(he)消除晶間腐蝕(shi)傾向溫度(du)(du)來看，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)(xing)和(he)(he)鐵(tie)素體(ti)型(xing)(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)正(zheng)好相反。但本質相同，均是由于如富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出(chu)造成其附近區貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引起。碳、氮在(zai)鐵(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)固溶度(du)(du)比在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)鐵(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴散(san)(san)速(su)度(du)(du)比在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)(de)(de)多。中(zhong)(zhong)等以(yi)(yi)上碳、氮含量的(de)(de)(de)(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，加(jia)熱(re)至(zhi)約950℃以(yi)(yi)上，富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)碳、氮化(hua)合物溶解(jie)于鐵(tie)素體(ti)（固溶體(ti)）中(zhong)(zhong)。但在(zai)快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)淬(cui)火冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)(zhong)，由于高(gao)度(du)(du)過(guo)飽和(he)(he)的(de)(de)(de)(de)間隙固溶體(ti)具(ju)有強烈析出(chu)傾向和(he)(he)在(zai)鐵(tie)素體(ti)中(zhong)(zhong)碳、氮元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)擴散(san)(san)速(su)度(du)(du)極快(kuai)(kuai)(kuai)（比鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)(kuai)，比在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)(kuai)數百倍(bei)），經過(guo)中(zhong)(zhong)溫時也難以(yi)(yi)阻止富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳、氮化(hua)物的(de)(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)析出(chu)（其沉淀析出(chu)溫度(du)(du)一般(ban)認(ren)為在(zai)427℃至(zhi)900℃之間）。當重新(xin)加(jia)熱(re)至(zhi)700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)擴散(san)(san)增加(jia)了(le)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量。雖有晶間析出(chu)物存在(zai)，耐晶間腐蝕(shi)性能卻良好。
綜(zong)上所(suo)述，475℃脆(cui)性和(he)σ相脆(cui)性，可(ke)通過800℃左右保溫(wen)一(yi)定時(shi)間快冷予以消除。焊接或高溫(wen)淬(cui)火，因經(jing)過其相應脆(cui)化(hua)溫(wen)度區的時(shi)間短暫，一(yi)般來不及出現脆(cui)化(hua)。因此它們對(dui)制(zhi)作焊接構件(jian)設備的(de)威脅尚不(bu)大。而由于碳、氮等間隙元素含量高(gao)而引起的(de)高(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)和晶間腐蝕(shi)敏(min)(min)感性(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)(wen)度(du)高(gao)和缺口敏(min)(min)感性(xing)(xing)大才是影響焊接、加工等性(xing)(xing)能、限制(zhi)普通(tong)高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼應(ying)用的(de)主(zhu)要障礙。故發展了新(xin)一代高(gao)純級高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼。它在(zai)經過焊接等高(gao)溫(wen)(wen)過程后，具有良(liang)好的(de)塑(su)性(xing)(xing)和耐蝕(shi)性(xing)(xing)，其脆性(xing)(xing)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)(wen)度(du)一般均(jun)低于室溫(wen)(wen)，從而大大擴(kuo)大其應(ying)用范圍(wei)。
