一、脆性轉變溫(wen)度和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體(ti)不銹鋼(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℃脆性(xing)(xing)和σ相脆性(xing)(xing)
一般來說，鐵素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)加熱至高溫(wen)(wen)，基本上不(bu)出現奧氏體(ti)相(xiang)變(bian)，因此難以(yi)經(jing)淬火形(xing)成馬(ma)氏體(ti)產(chan)生明(ming)顯(xian)強(qiang)(qiang)化。但是由低(di)溫(wen)(wen)至高溫(wen)(wen)存在(zai)三個溫(wen)(wen)度區間(jian)，經(jing)其處理后，強(qiang)(qiang)度、硬度明(ming)顯(xian)提(ti)高，而鋼(gang)的塑性(xing)和沖擊韌性(xing)顯(xian)著下降。通常，這是人們所不(bu)希望而極力要(yao)設法(fa)避免的。這里先介紹兩(liang)種非高溫(wen)(wen)的脆性(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475℃脆性(xing)的(de)(de)(de)基(ji)本原因(yin)已公(gong)認(ren)為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)(de)a＇相的(de)(de)(de)沉淀析出所致。它(ta)具有(you)體心立方(fang)晶(jing)格(ge)結構(gou)，無磁(ci)性(xing)。d相的(de)(de)(de)析出不僅帶來脆性(xing)，而且顯著(zhu)降(jiang)低(di)鋼的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)能。
由于a相的(de)(de)析出(chu)-溶解(jie)過程(cheng)(cheng)是一種(zhong)可逆過程(cheng)(cheng)，475℃脆性可以(yi)通過重新加熱(re)至540℃以(yi)上溫(wen)(wen)度，并(bing)保溫(wen)(wen)一定(ding)時間快(kuai)速冷卻至室溫(wen)(wen)的(de)(de)辦法消除(chu)。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相(xiang)圖，當鉻含量在15～70％的范圍內(nei)，于500～800℃時(shi)存在σ相(xiang)。它是一種金屬間(jian)化合物，含鉻42～50％，無磁性、具有(you)四方晶格(ge)結構(gou)，屬高硬(ying)度(du)(du)脆(cui)性相(xiang)。σ相(xiang)首先產生于晶粒(li)邊界(jie)，呈鏈網小島形狀。其(qi)形成速度(du)(du)比較緩慢，如含鉻量小于30％的鐵素體不銹鋼在進行堆焊(han)或鑄(zhu)造時(shi)，在能(neng)形成g相(xiang)的溫度(du)(du)范圍內(nei)通常(chang)沒(mei)有(you)足(zu)夠(gou)的時(shi)間(jian)來(lai)形成σ相(xiang)。只有(you)足(zu)夠(gou)時(shi)間(jian)保(bao)溫才能(neng)形成σ相(xiang)，使鋼的硬(ying)度(du)(du)提高，卻顯著降低鋼的塑性、缺口
韌性及耐蝕性能。添加某(mou)些元素，如鉬、硅等，可以擴(kuo)大(da)σ相區(qu)存在范圍、使σ相區(qu)向低鉻(ge)(ge)濃度方向移動(dong)，有利于(yu)σ相的(de)形(xing)成。冷加工也會(hui)增大(da)σ相的(de)析出速(su)度。提高鉻(ge)(ge)含量(liang)將(jiang)顯著加速(su)σ相的(de)形(xing)成。
σ相(xiang)(xiang)的形成是可(ke)逆的。故可(ke)以通(tong)過重新加熱(re)至(zhi)(zhi)800℃以上溫度，保溫1h或更(geng)長(chang)時(shi)間，使σ相(xiang)(xiang)溶解(jie)后快速冷卻至(zhi)(zhi)室溫的辦法(fa)消除。
三、高溫脆性
普通高鉻(ge)鐵素體不銹鋼(gang)（間隙元素如(ru)碳(tan)、氮的含量在(zai)中(zhong)等以(yi)(yi)上時(shi)），加(jia)熱(re)至(zhi)(zhi)950～1000℃以(yi)(yi)上，急冷至(zhi)(zhi)室溫(wen)(wen)，其塑性(xing)(xing)和缺口(kou)韌性(xing)(xing)顯著降低(di)(di)，稱為高溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)。若重新加(jia)熱(re)至(zhi)(zhi)750～850℃，可(ke)(ke)以(yi)(yi)恢復(fu)其塑性(xing)(xing)。這種高溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)十分有害，進行焊接，在(zai)950℃以(yi)(yi)上等溫(wen)(wen)熱(re)處理或鑄造工藝過程中(zhong)，均(jun)可(ke)(ke)能(neng)出現這種脆化，同時(shi)耐蝕性(xing)(xing)也顯著降低(di)(di)。
已經(jing)查明(ming)和證實，產生高(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)的基本原因是同碳、氮等間隙元(yuan)素(su)(su)的碳、氮化合(he)物在晶(jing)(jing)界和晶(jing)(jing)內位錯上析(xi)出(chu)有(you)關(guan)。降低鋼(gang)中的碳、氮含(han)量，減少甚至避免碳、氮化物的沉淀析(xi)出(chu)（還同鉻含(han)量、熱處理(li)工藝有(you)關(guan)。鉻含(han)量愈高(gao)，其碳、氮溶解度愈低），可以大大改(gai)善高(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)。高(gao)純(chun)級高(gao)鉻鐵素(su)(su)體不銹鋼(gang)在克服高(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)方面(mian)已經(jing)取得良好(hao)效果。
此外，高鉻鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)鑄態晶(jing)(jing)粒(li)十分粗大(da)，只能(neng)通(tong)過(guo)加工軋制和適(shi)當(dang)溫(wen)度(du)下再(zai)結晶(jing)(jing)予以細(xi)化。但當(dang)加熱超過(guo)950℃時（如焊(han)接等），具(ju)有強烈的(de)晶(jing)(jing)粒(li)長大(da)傾向。眾所周知(zhi)，粗大(da)晶(jing)(jing)粒(li)比相(xiang)應細(xi)晶(jing)(jing)組織的(de)塑性或韌性要差。高鉻鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)材的(de)厚度(du)及晶(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)因素(su)對室溫(wen)脆性存在影響。但是，高純(chun)級（碳、氮含量極低(di)）不銹(xiu)鋼(gang)，因其脆性轉變溫(wen)度(du)已降得很(hen)低(di)，晶(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)對室溫(wen)缺(que)口(kou)韌性的(de)影響也就不大(da)了。板愈厚，要求控制的(de)碳、氮含量應愈低(di)，才能(neng)保證必要的(de)缺(que)口(kou)韌性。
四(si)、晶間(jian)腐蝕敏感性
普(pu)通高鉻鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼在加(jia)熱過程中存在造(zao)成475℃脆性(xing)(xing)、σ相脆性(xing)(xing)和(he)高溫(wen)脆性(xing)(xing)的(de)(de)三個脆化(hua)溫(wen)度區。由于富鉻的(de)(de)α＇相、σ相或(huo)(huo)碳、氮化(hua)合物的(de)(de)析出等原因，不(bu)僅引起脆化(hua)，而(er)且(qie)帶來晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕敏(min)感性(xing)(xing)，使耐蝕性(xing)(xing)能顯著降低(di)。尤(you)其(qi)是當溫(wen)度超(chao)過900～950℃以上而(er)后快冷(leng)時(shi)，具有十分敏(min)感的(de)(de)晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕傾向。即使在碳氮含量較低(di)和(he)象(xiang)自來水這樣弱的(de)(de)腐(fu)蝕條件(jian)下，經高溫(wen)空冷(leng)或(huo)(huo)焊縫(feng)區也會發生晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕（9,10）。若(ruo)重新(xin)加(jia)熱至(zhi)700～850℃左(zuo)右熱處理，其(qi)晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕敏(min)感性(xing)(xing)可以消除。
對普(pu)通高鉻(ge)(ge)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)經高溫(wen)快(kuai)冷(leng)后產生(sheng)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向(xiang)機理(li)的解釋(shi)，主要是將解釋(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)的貧(pin)鉻(ge)(ge)理(li)論應(ying)用于(yu)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)。從敏化溫(wen)度(du)和消(xiao)除晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)傾(qing)向(xiang)溫(wen)度(du)來看(kan)，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型(xing)和鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)正好相反(fan)。但本質(zhi)相同，均是由于(yu)如(ru)富(fu)(fu)鉻(ge)(ge)碳化物(wu)的析(xi)出(chu)造成其(qi)附近(jin)區貧(pin)鉻(ge)(ge)引(yin)起。碳、氮(dan)在(zai)(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的固(gu)溶度(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)小的多，而(er)鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的擴(kuo)散速度(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)大(da)的多。中(zhong)等(deng)以(yi)上碳、氮(dan)含量(liang)的高鉻(ge)(ge)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)，加熱至約950℃以(yi)上，富(fu)(fu)鉻(ge)(ge)的碳、氮(dan)化合物(wu)溶解于(yu)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)（固(gu)溶體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)）中(zhong)。但在(zai)(zai)(zai)快(kuai)速淬火冷(leng)卻過程中(zhong)，由于(yu)高度(du)過飽和的間(jian)(jian)隙固(gu)溶體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)具有強烈析(xi)出(chu)傾(qing)向(xiang)和在(zai)(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)碳、氮(dan)元素的擴(kuo)散速度(du)極快(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)還快(kuai)，比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)快(kuai)數百(bai)倍），經過中(zhong)溫(wen)時(shi)也難(nan)以(yi)阻止富(fu)(fu)鉻(ge)(ge)碳、氮(dan)化物(wu)的快(kuai)速析(xi)出(chu)（其(qi)沉(chen)淀析(xi)出(chu)溫(wen)度(du)一般認為在(zai)(zai)(zai)427℃至900℃之(zhi)間(jian)(jian)）。當重新加熱至700～850℃時(shi)，因鉻(ge)(ge)的快(kuai)速擴(kuo)散增加了貧(pin)鉻(ge)(ge)區的鉻(ge)(ge)含量(liang)。雖有晶(jing)間(jian)(jian)析(xi)出(chu)物(wu)存在(zai)(zai)(zai)，耐(nai)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)性(xing)能卻良好。
綜上(shang)所述，475℃脆(cui)性和σ相(xiang)脆(cui)性，可通過(guo)800℃左右(you)保溫(wen)一定時間快冷予以消除。焊接或高溫(wen)淬火，因經(jing)過(guo)其相(xiang)應脆(cui)化溫(wen)度(du)區的時間短暫，一般(ban)來不(bu)及出現脆(cui)化。因此(ci)它們對制(zhi)作焊(han)接(jie)構(gou)件設備的(de)威脅尚(shang)不(bu)大(da)。而(er)由(you)于碳(tan)、氮等間隙(xi)元素(su)含量高(gao)而(er)引(yin)起(qi)的(de)高(gao)溫(wen)(wen)脆性(xing)(xing)和晶間腐蝕(shi)敏感(gan)(gan)性(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度(du)高(gao)和缺口敏感(gan)(gan)性(xing)(xing)大(da)才(cai)是影響焊(han)接(jie)、加工等性(xing)(xing)能、限制(zhi)普通高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)應(ying)用的(de)主要障礙。故發展了新一(yi)代高(gao)純級高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)。它在(zai)經過焊(han)接(jie)等高(gao)溫(wen)(wen)過程后，具(ju)有(you)良好的(de)塑性(xing)(xing)和耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)，其脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度(du)一(yi)般均低于室溫(wen)(wen)，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其應(ying)用范圍。
