一(yi)、脆性轉(zhuan)變溫度(du)和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體(ti)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)銹鋼(gang)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)性和σ相(xiang)脆(cui)性
一般來(lai)說(shuo)，鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)加熱至高(gao)溫(wen)，基本上不出現奧氏體(ti)相(xiang)變，因此難(nan)以經(jing)淬火形成馬(ma)氏體(ti)產生明(ming)(ming)顯(xian)強(qiang)化。但(dan)是(shi)(shi)由低溫(wen)至高(gao)溫(wen)存(cun)在三(san)個溫(wen)度區(qu)間，經(jing)其處理(li)后，強(qiang)度、硬度明(ming)(ming)顯(xian)提高(gao)，而鋼(gang)的(de)(de)塑性(xing)和沖擊韌性(xing)顯(xian)著下降。通常，這是(shi)(shi)人們所不希望而極力(li)要設(she)法避免的(de)(de)。這里先介(jie)紹兩種非(fei)高(gao)溫(wen)的(de)(de)脆(cui)性(xing)：
1. 475℃脆(cui)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(sheng)475℃脆(cui)性(xing)(xing)的(de)(de)基本原因已公認為是由于一(yi)種富鉻(ge)（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相(xiang)的(de)(de)沉淀析出所致。它具有體心(xin)立(li)方晶格結構，無磁性(xing)(xing)。d相(xiang)的(de)(de)析出不(bu)僅帶來脆(cui)性(xing)(xing)，而且顯著降低鋼的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)能。
由于(yu)a相的析出-溶解(jie)過程是一種可逆過程，475℃脆性可以(yi)通過重新加(jia)熱至540℃以(yi)上溫(wen)度，并保溫(wen)一定時間快速冷(leng)卻至室溫(wen)的辦法消(xiao)除(chu)。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖，當鉻含(han)量(liang)(liang)在15～70％的(de)范(fan)圍內(nei)(nei)，于(yu)500～800℃時(shi)存在σ相(xiang)(xiang)。它是一種(zhong)金屬間(jian)化合物，含(han)鉻42～50％，無磁(ci)性(xing)(xing)、具有四方晶(jing)(jing)格結構，屬高硬度脆性(xing)(xing)相(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)首(shou)先產生(sheng)于(yu)晶(jing)(jing)粒邊(bian)界(jie)，呈鏈網(wang)小(xiao)(xiao)島(dao)形(xing)(xing)(xing)狀。其形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)速(su)度比(bi)較緩慢，如(ru)含(han)鉻量(liang)(liang)小(xiao)(xiao)于(yu)30％的(de)鐵素(su)體不銹鋼(gang)在進行(xing)堆焊或鑄造時(shi)，在能形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)g相(xiang)(xiang)的(de)溫度范(fan)圍內(nei)(nei)通常(chang)沒有足夠(gou)(gou)的(de)時(shi)間(jian)來形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)σ相(xiang)(xiang)。只有足夠(gou)(gou)時(shi)間(jian)保溫才能形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)σ相(xiang)(xiang)，使鋼(gang)的(de)硬度提高，卻顯著降低鋼(gang)的(de)塑(su)性(xing)(xing)、缺口
韌(ren)性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加某些元素，如鉬、硅等，可以擴大σ相區存在(zai)范圍(wei)、使σ相區向低鉻(ge)(ge)濃度方向移動，有(you)利于σ相的(de)(de)形成。冷(leng)加工也(ye)會增大σ相的(de)(de)析出速(su)度。提(ti)高鉻(ge)(ge)含(han)量將顯著加速(su)σ相的(de)(de)形成。
σ相(xiang)的形成(cheng)是可(ke)逆的。故可(ke)以通過(guo)重新加熱至800℃以上溫度，保溫1h或更長時間(jian)，使σ相(xiang)溶解(jie)后快速冷卻至室溫的辦(ban)法(fa)消除(chu)。
三、高溫(wen)脆性
普通高鉻鐵素(su)體不銹鋼（間隙(xi)元素(su)如碳、氮的含量在中等以上時(shi)），加熱(re)至950～1000℃以上，急冷至室溫(wen)(wen)，其塑性和缺口韌性顯著降低，稱為高溫(wen)(wen)脆(cui)性。若(ruo)重新加熱(re)至750～850℃，可(ke)以恢(hui)復其塑性。這種(zhong)高溫(wen)(wen)脆(cui)性十分(fen)有害(hai)，進(jin)行焊接，在950℃以上等溫(wen)(wen)熱(re)處理或鑄造工藝過(guo)程中，均(jun)可(ke)能(neng)出現這種(zhong)脆(cui)化，同時(shi)耐蝕性也顯著降低。
已經(jing)查(cha)明(ming)和證實，產生(sheng)高溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)基本(ben)原因是同碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)等間(jian)隙元素(su)的(de)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)化合(he)物(wu)(wu)在晶界和晶內位錯上析(xi)出(chu)有關(guan)(guan)。降低鋼中的(de)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)含(han)量(liang)，減(jian)少甚(shen)至避免碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)化物(wu)(wu)的(de)沉淀(dian)析(xi)出(chu)（還同鉻(ge)含(han)量(liang)、熱處理工藝有關(guan)(guan)。鉻(ge)含(han)量(liang)愈(yu)高，其(qi)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)溶(rong)解度愈(yu)低），可以大大改善高溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)。高純(chun)級高鉻(ge)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼在克服高溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)方面(mian)已經(jing)取得良好效果。
此外，高鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄態晶粒(li)(li)十分(fen)粗(cu)大，只(zhi)能通過加工軋制(zhi)和適當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)下再結晶予(yu)以細化。但當(dang)加熱(re)超過950℃時（如焊接等），具有強烈的(de)晶粒(li)(li)長大傾向。眾所周知，粗(cu)大晶粒(li)(li)比相應細晶組織的(de)塑性(xing)或韌性(xing)要差。高鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)的(de)厚(hou)度(du)(du)及(ji)晶粒(li)(li)尺(chi)寸(cun)因(yin)素對(dui)室(shi)溫(wen)(wen)脆性(xing)存(cun)在影(ying)響(xiang)。但是，高純級（碳(tan)、氮含(han)量極(ji)低）不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因(yin)其脆性(xing)轉變(bian)溫(wen)(wen)度(du)(du)已降得很低，晶粒(li)(li)尺(chi)寸(cun)對(dui)室(shi)溫(wen)(wen)缺口韌性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)也就不(bu)大了。板愈(yu)(yu)厚(hou)，要求控制(zhi)的(de)碳(tan)、氮含(han)量應愈(yu)(yu)低，才能保證必要的(de)缺口韌性(xing)。
四、晶間(jian)腐蝕敏感性
普通高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素體(ti)不銹鋼在加熱(re)過(guo)程(cheng)中(zhong)存在造(zao)成475℃脆(cui)性、σ相(xiang)脆(cui)性和(he)高(gao)溫脆(cui)性的(de)三個脆(cui)化溫度區(qu)(qu)。由于富鉻(ge)的(de)α＇相(xiang)、σ相(xiang)或碳(tan)、氮化合(he)物(wu)的(de)析出等原因，不僅引起脆(cui)化，而且(qie)帶來晶(jing)間(jian)腐蝕敏(min)(min)感(gan)性，使(shi)(shi)耐(nai)蝕性能顯(xian)著降低(di)。尤其是當溫度超(chao)過(guo)900～950℃以上而后(hou)快(kuai)冷(leng)時，具有十(shi)分敏(min)(min)感(gan)的(de)晶(jing)間(jian)腐蝕傾向。即使(shi)(shi)在碳(tan)氮含量較低(di)和(he)象自來水這樣弱的(de)腐蝕條件下，經高(gao)溫空冷(leng)或焊縫區(qu)(qu)也會發生晶(jing)間(jian)腐蝕（9,10）。若重新加熱(re)至700～850℃左右(you)熱(re)處理，其晶(jing)間(jian)腐蝕敏(min)(min)感(gan)性可(ke)以消除(chu)。
對普通高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼經(jing)高(gao)(gao)溫(wen)快冷(leng)后產生晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向(xiang)機(ji)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)釋(shi)，主(zhu)要是(shi)將解(jie)釋(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)理論應用于(yu)(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼。從敏化溫(wen)度(du)(du)(du)(du)和(he)消(xiao)除晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)來看，奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)和(he)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼正(zheng)好相反。但本質相同，均是(shi)由于(yu)(yu)如(ru)富(fu)(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)(tan)化物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu)造成其(qi)附近(jin)區貧鉻(ge)(ge)(ge)引起(qi)。碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)(dan)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)溶(rong)度(du)(du)(du)(du)比(bi)(bi)(bi)在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴散速(su)度(du)(du)(du)(du)比(bi)(bi)(bi)在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)多。中(zhong)等以上碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)(dan)含量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼，加熱(re)(re)至(zhi)約950℃以上，富(fu)(fu)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化合物溶(rong)解(jie)于(yu)(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)（固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)。但在(zai)快速(su)淬火(huo)冷(leng)卻過程中(zhong)，由于(yu)(yu)高(gao)(gao)度(du)(du)(du)(du)過飽和(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)具(ju)有(you)強烈析(xi)(xi)(xi)出(chu)傾(qing)向(xiang)和(he)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)(dan)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴散速(su)度(du)(du)(du)(du)極(ji)快（比(bi)(bi)(bi)鉻(ge)(ge)(ge)還快，比(bi)(bi)(bi)在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)快數百(bai)倍），經(jing)過中(zhong)溫(wen)時也難以阻(zu)止富(fu)(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)析(xi)(xi)(xi)出(chu)（其(qi)沉淀(dian)析(xi)(xi)(xi)出(chu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)一般認為在(zai)427℃至(zhi)900℃之間(jian)）。當重新加熱(re)(re)至(zhi)700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速(su)擴散增加了貧鉻(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)含量。雖有(you)晶(jing)間(jian)析(xi)(xi)(xi)出(chu)物存(cun)在(zai)，耐(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性能卻良好。
綜(zong)上所述，475℃脆性和(he)σ相脆性，可通過(guo)800℃左右保溫一定時間快冷予以(yi)消(xiao)除(chu)。焊接或高溫淬火，因經過(guo)其相應脆化溫度區(qu)的時間短暫(zan)，一般來(lai)不(bu)及出現(xian)脆化。因此它們對制作(zuo)焊接(jie)構件(jian)設備的(de)威脅尚不大(da)(da)(da)。而由于碳、氮等間隙元素含量高(gao)(gao)(gao)而引起的(de)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)晶間腐蝕(shi)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)(xing)、脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)高(gao)(gao)(gao)和(he)缺口(kou)敏(min)感性(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)(da)(da)才是影響焊接(jie)、加工等性(xing)(xing)(xing)(xing)能、限制普(pu)通高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體(ti)不銹鋼應用的(de)主要障礙。故(gu)發展了新一代高(gao)(gao)(gao)純級高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體(ti)不銹鋼。它在經過(guo)焊接(jie)等高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)過(guo)程后，具有良好(hao)的(de)塑性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)，其脆(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)一般均低于室溫(wen)(wen)，從而大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)擴大(da)(da)(da)其應用范(fan)圍。
