一、脆性轉變溫度(du)和(he)缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不銹(xiu)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℃脆性(xing)和σ相脆性(xing)
一般來說(shuo)，鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)加熱至高溫(wen)，基本上(shang)不(bu)出現(xian)奧氏體(ti)相變(bian)，因此難以(yi)經(jing)(jing)淬火形成馬氏體(ti)產生明(ming)顯(xian)強化。但是(shi)由低溫(wen)至高溫(wen)存在三個溫(wen)度區間(jian)，經(jing)(jing)其(qi)處理后(hou)，強度、硬度明(ming)顯(xian)提高，而(er)鋼(gang)(gang)的塑性和沖擊韌(ren)性顯(xian)著下降。通常，這是(shi)人(ren)們所不(bu)希(xi)望而(er)極力要設法(fa)避免的。這里先介紹兩種非高溫(wen)的脆(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(sheng)475℃脆性(xing)的(de)基本原因已公認為是(shi)由于一種富鉻(ge)（61～83％Cr）的(de)a＇相(xiang)的(de)沉淀析(xi)(xi)出所致。它具有體心立方晶格結構(gou)，無(wu)磁性(xing)。d相(xiang)的(de)析(xi)(xi)出不僅帶來脆性(xing)，而且顯著降低鋼的(de)耐(nai)蝕性(xing)能。
由(you)于a相的析出-溶解過(guo)程是一(yi)種可逆過(guo)程，475℃脆性可以通過(guo)重新加熱至540℃以上溫(wen)(wen)度，并保溫(wen)(wen)一(yi)定時(shi)間快速冷(leng)卻(que)至室溫(wen)(wen)的辦法(fa)消除。
2. σ相脆性(xing)
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖，當鉻含量在15～70％的(de)(de)范圍內，于500～800℃時存(cun)在σ相(xiang)(xiang)。它是一種金屬(shu)間(jian)化合物，含鉻42～50％，無磁性(xing)、具有四方(fang)晶格結構，屬(shu)高硬度(du)脆性(xing)相(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)首先產生(sheng)于晶粒邊(bian)界(jie)，呈鏈(lian)網小(xiao)島(dao)形(xing)(xing)狀。其形(xing)(xing)成速度(du)比(bi)較緩慢，如含鉻量小(xiao)于30％的(de)(de)鐵素體不銹鋼在進(jin)行(xing)堆焊(han)或鑄造時，在能形(xing)(xing)成g相(xiang)(xiang)的(de)(de)溫度(du)范圍內通常沒有足夠的(de)(de)時間(jian)來形(xing)(xing)成σ相(xiang)(xiang)。只(zhi)有足夠時間(jian)保(bao)溫才能形(xing)(xing)成σ相(xiang)(xiang)，使鋼的(de)(de)硬度(du)提高，卻顯(xian)著降低鋼的(de)(de)塑性(xing)、缺口(kou)
韌性及耐蝕性能。添加某些元素(su)，如鉬、硅等，可以(yi)擴(kuo)大σ相(xiang)(xiang)區存在(zai)范圍、使(shi)σ相(xiang)(xiang)區向低鉻濃度(du)方向移動(dong)，有利于σ相(xiang)(xiang)的形成(cheng)。冷加工也(ye)會增(zeng)大σ相(xiang)(xiang)的析(xi)出速度(du)。提高鉻含量將顯著(zhu)加速σ相(xiang)(xiang)的形成(cheng)。
σ相的形成是(shi)可(ke)逆的。故可(ke)以通(tong)過(guo)重新加熱至(zhi)800℃以上溫(wen)度，保溫(wen)1h或更長時(shi)間(jian)，使σ相溶解后快速(su)冷卻至(zhi)室溫(wen)的辦法消除。
三、高溫脆性(xing)
普(pu)通高鉻鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼（間隙元素如碳(tan)、氮的含(han)量(liang)在中(zhong)等以(yi)上(shang)時(shi)），加熱至950～1000℃以(yi)上(shang)，急冷至室溫(wen)，其(qi)塑性(xing)和缺口韌(ren)性(xing)顯著(zhu)降低，稱(cheng)為高溫(wen)脆性(xing)。若重新加熱至750～850℃，可以(yi)恢復其(qi)塑性(xing)。這種高溫(wen)脆性(xing)十分有(you)害，進行焊接，在950℃以(yi)上(shang)等溫(wen)熱處理或鑄造工藝過(guo)程中(zhong)，均可能出(chu)現這種脆化，同時(shi)耐蝕性(xing)也顯著(zhu)降低。
已經(jing)查明(ming)和證實(shi)，產生高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)性的(de)(de)基(ji)本原因(yin)是同碳、氮(dan)等間隙元素的(de)(de)碳、氮(dan)化(hua)合物(wu)在晶界和晶內位錯上析出有(you)(you)關。降低鋼(gang)中的(de)(de)碳、氮(dan)含量，減少甚至避免碳、氮(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)沉(chen)淀析出（還同鉻(ge)含量、熱處理(li)工(gong)藝有(you)(you)關。鉻(ge)含量愈高(gao)(gao)，其碳、氮(dan)溶解(jie)度愈低），可以大(da)大(da)改善高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)性。高(gao)(gao)純級高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)在克服高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)性方面已經(jing)取得良(liang)好(hao)效果。
此外，高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼鑄(zhu)態晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)十分粗大(da)(da)(da)，只能通過加工軋(ya)制和(he)適當溫度(du)下再(zai)結晶(jing)(jing)(jing)予(yu)以(yi)細化。但當加熱超過950℃時（如(ru)焊接等(deng)），具有(you)強烈的(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)長大(da)(da)(da)傾向。眾所周知(zhi)，粗大(da)(da)(da)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)比相應(ying)(ying)細晶(jing)(jing)(jing)組織的(de)塑性(xing)(xing)或(huo)韌(ren)性(xing)(xing)要差。高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼材的(de)厚度(du)及(ji)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)尺寸因(yin)素(su)對室溫脆性(xing)(xing)存在影響(xiang)。但是，高(gao)純級(ji)（碳、氮含(han)(han)量極低）不(bu)銹(xiu)鋼，因(yin)其脆性(xing)(xing)轉變溫度(du)已降得很低，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)(li)尺寸對室溫缺(que)口(kou)(kou)韌(ren)性(xing)(xing)的(de)影響(xiang)也(ye)就不(bu)大(da)(da)(da)了。板愈厚，要求控制的(de)碳、氮含(han)(han)量應(ying)(ying)愈低，才能保證必要的(de)缺(que)口(kou)(kou)韌(ren)性(xing)(xing)。
四、晶(jing)間腐蝕敏(min)感性
普通高鉻鐵素體不(bu)銹鋼在(zai)(zai)加熱(re)過程中存(cun)在(zai)(zai)造成475℃脆性(xing)、σ相(xiang)(xiang)脆性(xing)和(he)高溫脆性(xing)的(de)三個脆化溫度區(qu)。由(you)于(yu)富鉻的(de)α＇相(xiang)(xiang)、σ相(xiang)(xiang)或碳、氮化合(he)物的(de)析出(chu)等原因，不(bu)僅引起脆化，而且帶(dai)來晶間腐(fu)蝕敏感(gan)性(xing)，使耐蝕性(xing)能顯著降(jiang)低(di)。尤其是當(dang)溫度超過900～950℃以上而后快冷時，具有十分敏感(gan)的(de)晶間腐(fu)蝕傾向。即(ji)使在(zai)(zai)碳氮含量較低(di)和(he)象自來水這樣弱(ruo)的(de)腐(fu)蝕條件下，經高溫空冷或焊縫區(qu)也會發生(sheng)晶間腐(fu)蝕（9,10）。若重(zhong)新加熱(re)至700～850℃左(zuo)右熱(re)處(chu)理，其晶間腐(fu)蝕敏感(gan)性(xing)可以消(xiao)除。
對普通高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼經高溫(wen)快(kuai)(kuai)冷(leng)后產生晶間腐(fu)(fu)蝕傾(qing)(qing)向機理的(de)(de)解(jie)(jie)(jie)釋(shi)，主要是(shi)將(jiang)解(jie)(jie)(jie)釋(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼晶間腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理論應用于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼。從敏化(hua)溫(wen)度(du)和消除晶間腐(fu)(fu)蝕傾(qing)(qing)向溫(wen)度(du)來(lai)看，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型和鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)型不銹(xiu)鋼正好相反(fan)。但(dan)本質相同(tong)，均是(shi)由(you)于(yu)如富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析出造(zao)成其(qi)附近區(qu)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引起。碳(tan)(tan)(tan)、氮在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)固溶度(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)大的(de)(de)多。中(zhong)(zhong)(zhong)等以(yi)(yi)上碳(tan)(tan)(tan)、氮含(han)量的(de)(de)高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼，加熱至約950℃以(yi)(yi)上，富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)、氮化(hua)合(he)物(wu)溶解(jie)(jie)(jie)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)（固溶體(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)(zhong)。但(dan)在(zai)(zai)(zai)快(kuai)(kuai)速(su)淬(cui)火冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)，由(you)于(yu)高度(du)過(guo)飽和的(de)(de)間隙(xi)固溶體(ti)(ti)(ti)具有強烈(lie)析出傾(qing)(qing)向和在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)(tan)、氮元(yuan)素(su)的(de)(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)極(ji)快(kuai)(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還(huan)快(kuai)(kuai)，比(bi)在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)(kuai)數百(bai)倍(bei)），經過(guo)中(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)時也難(nan)以(yi)(yi)阻(zu)止富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)(tan)(tan)、氮化(hua)物(wu)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)析出（其(qi)沉淀析出溫(wen)度(du)一般認為在(zai)(zai)(zai)427℃至900℃之間）。當重新加熱至700～850℃時，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)(kuai)速(su)擴(kuo)散(san)增加了(le)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區(qu)的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量。雖有晶間析出物(wu)存在(zai)(zai)(zai)，耐晶間腐(fu)(fu)蝕性(xing)能卻良(liang)好。
綜上所述，475℃脆(cui)性(xing)和σ相脆(cui)性(xing)，可通過800℃左右(you)保溫(wen)一(yi)定(ding)時間快冷予以消除(chu)。焊(han)接或高溫(wen)淬火，因經過其相應脆(cui)化(hua)溫(wen)度區的時間短暫，一(yi)般來不及出現脆(cui)化(hua)。因此它(ta)們對(dui)制作焊(han)接(jie)構件設(she)備的(de)威脅尚(shang)不大(da)。而(er)由于碳(tan)、氮等間隙(xi)元素含(han)量高而(er)引起(qi)的(de)高溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)和晶(jing)間腐蝕(shi)敏感性(xing)(xing)、脆(cui)(cui)性(xing)(xing)轉變(bian)溫(wen)度高和缺口敏感性(xing)(xing)大(da)才是影響焊(han)接(jie)、加工等性(xing)(xing)能(neng)、限制普通高鉻(ge)鐵素體不銹鋼應用的(de)主要障礙。故發展了(le)新一(yi)代高純級高鉻(ge)鐵素體不銹鋼。它在經過焊(han)接(jie)等高溫(wen)過程后，具有良好的(de)塑性(xing)(xing)和耐蝕(shi)性(xing)(xing)，其脆(cui)(cui)性(xing)(xing)轉變(bian)溫(wen)度一(yi)般(ban)均低于室溫(wen)，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其應用范(fan)圍。
