高鉻鐵素不銹鋼主要缺點是脆性大。引起脆性的原因主要有以下幾個方面：
1. 粗大(da)的原(yuan)始晶粒
這類鋼在冷卻(que)與加熱時不發生(sheng)相變，故鑄態組織粗(cu)大(da)。粗(cu)大(da)的(de)組織只能通過壓力加工碎(sui)化，無(wu)法(fa)用熱處理方(fang)法(fa)來改變它。工作溫(wen)度(du)(du)超過再結晶(jing)溫(wen)度(du)(du)后，晶(jing)粒(li)長大(da)傾向很(hen)大(da)，加熱至900℃以上，晶(jing)粒(li)即顯(xian)著(zhu)粗(cu)化。由(you)于(yu)晶(jing)粒(li)粗(cu)大(da)，這類鋼的(de)冷脆性(xing)(xing)高(gao)，韌(ren)(ren)脆轉變溫(wen)度(du)(du)高(gao)，室溫(wen)的(de)沖擊(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)很(hen)低。圖9.30為退火(huo)狀(zhuang)態鐵素體不銹鋼的(de)顯(xian)微(wei)組織。
對(dui)這類鋼(gang)(gang)正確地控(kong)制熱(re)變形的(de)(de)開(kai)始溫(wen)(wen)(wen)度和(he)終止(zhi)溫(wen)(wen)(wen)度是十分重要的(de)(de)，如對(dui)Cr25和(he)Cr28鋼(gang)(gang)，鍛(duan)造和(he)軋(ya)制應在(zai)750℃或較(jiao)低(di)(di)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度結束。此(ci)外(wai)，向鋼(gang)(gang)中加入少量的(de)(de)鈦，可(ke)使晶粒粗(cu)化的(de)(de)傾向略微降(jiang)低(di)(di)。
2. 475℃脆(cui)性
含鉻超過15％時，在400～550℃停留較長時間后，鋼在室溫時變得很脆，其沖擊韌度和塑性接近于零，并使鋼的強度和硬度顯著提高（圖9.31），最高脆化溫度接近于475℃，故文獻中把這種脆化現象稱為475℃脆性(xing)。
導(dao)致475℃脆性(xing)的(de)(de)原(yuan)因是在該溫(wen)度(du)區間，自α相中析(xi)(xi)出(chu)富鉻(ge)的(de)(de)α＇相，鉻(ge)含量高達61％～83％，具(ju)(ju)有體心立方點(dian)陣，點(dian)降常(chang)數為0.2877nm。這種高度(du)彌散的(de)(de)亞穩(wen)定析(xi)(xi)出(chu)物與基(ji)體保(bao)持共格關系，長大(da)速(su)率(lv)極緩慢，在475℃保(bao)溫(wen)2h后(hou)具(ju)(ju)有20nm直(zhi)徑(jing)，而34000h后(hou)只長到(dao)500nm。由于a＇相的(de)(de)點(dian)陣常(chang)數大(da)于鐵素體的(de)(de)點(dian)陣常(chang)數，析(xi)(xi)出(chu)時(shi)產生(sheng)共格應(ying)力，使(shi)鋼的(de)(de)強度(du)和硬(ying)度(du)升(sheng)高，韌(ren)性(xing)下降。475℃脆性(xing)具(ju)(ju)有還原(yuan)性(xing)，可以通過(guo)加熱至(zhi)600～650℃保(bao)溫(wen)1h后(hou)快(kuai)冷予(yu)以消除(chu)。
圖9.32為Fe-Cr二元相(xiang)(xiang)(xiang)圖的(de)(de)中間部分。可以(yi)看(kan)出，α＇相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)產生(sheng)是(shi)由于520℃以(yi)下(xia)(xia)。→α＋α＇（調(diao)幅分解）反應的(de)(de)結果。α相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)析(xi)出緩慢(man)，從(cong)較(jiao)高溫度下(xia)(xia)的(de)(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)a區(qu)空(kong)冷至溶解度線以(yi)下(xia)(xia)，不會(hui)有(you)a＇相(xiang)(xiang)(xiang)析(xi)出，只(zhi)有(you)隨后在520℃時效，才會(hui)有(you)a＇相(xiang)(xiang)(xiang)沉淀而引起鋼的(de)(de)脆化。當重(zhong)新加熱(re)至550℃以(yi)上時，由于α＇相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)溶解，鋼的(de)(de)塑性、韌(ren)性又得到恢復。α相(xiang)(xiang)(xiang)還(huan)使鋼在硝酸中的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性下(xia)(xia)降(jiang)。
3. σ相的析出
由圖2.12可以看出，在鐵鉻合金中，低于820℃時，當成分約相當于45％Cr時，出現。相（FeCr）。隨溫度的降低，σ相存在的范圍逐漸擴大，即。相可以溶解相當數量的鐵或鉻。在σ相和α相之間還存在比較寬的兩相區。
σ相的形成需要在600～800℃長時間加熱，更低的溫度因原子擴散困難，故不能生成，如果自高溫以較快的速率冷卻，亦可以抑制σ相的生成。
σ相是一種具有復雜正方點陣（單位晶胞中有30個原子）的金屬間化合物。在鉻鋼中，雜質及大多數合金元素Mo、Si、Mn、Ni等（C、N除外）都促使。相的生成范圍移至較低的鉻含量并加速其形成，因此工業用的含17％Cr的鐵素體鋼，在600～700℃長期加熱便可能形成。相。。相不僅見于高鉻鐵素體鋼，也見于其他奧氏體-鐵素體鋼，以至于奧氏體鋼中，不過σ相在鐵素體中形成較容易。
σ相具有高的硬度（大于68HRC）和脆性，析出時伴有大的體積變化，故引起很大脆性。由于。相富鉻，其析出會引起基體中鉻分布的變化，而使鋼的耐蝕性下降，連續成網狀的σ相較島狀者更為有害。
除σ相外，在含鉬的高鉻鐵素體不銹鋼中還發現有x相存在。x相同樣是一種脆性相，可以顯著降低鋼的缺口韌性。X相中富集Mo、Cr的程度高于。相且析出速率較σ相快。
鐵素體不銹鋼中出現σ相和x相后，可以采用加熱到它們的形成溫度以上保溫后急冷的方法予以消除。
在鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang)中還會(hui)存在其(qi)他影(ying)響(xiang)鋼(gang)性(xing)能的相，主要(yao)是碳化(hua)物、氮化(hua)物和少(shao)量的馬氏體。
碳和氮在鐵素體中的溶解度很低，如含鉻26％的鐵素體不銹鋼在1093℃時，碳在鋼中的溶解度為0.04％，在927℃時僅為0.004％，溫度再降低，其溶解度要降到0.004％以下；927℃以上時，氮在鐵素體中的溶解度為0.023％，而在593℃時僅為0.006％。因此，鐵素體不銹鋼在高溫加熱和在隨后的冷卻過程中，即使急冷，也難以防止碳化物和氮化物的析出，析出的碳化物主要是（Cr，Fe）23C6和（Cr，Fe7C3，析出的氮化物主要是CrN和Cr2N。
析出的(de)碳化物和氮化物對鐵素體不銹鋼(gang)的(de)性能(neng)是有害的(de)，主要表現在對耐蝕(shi)性、韌性、缺(que)口敏感性的(de)影響(xiang)上。
在含約17％Cr的鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，如果C＋N含量不(bu)大于(yu)(yu)0.03％時可(ke)以(yi)得到純鐵素體組(zu)(zu)織，當C＋N含量大于(yu)(yu)0.03％后，高溫下會生(sheng)成(cheng)α＋γ雙相(xiang)結構(gou)。在隨后的冷卻過(guo)程中(zhong)，y相(xiang)轉(zhuan)變(bian)為(wei)馬氏體，使鋼(gang)(gang)的組(zu)(zu)織具(ju)有(you)α＋M雙相(xiang)結構(gou)，從(cong)而使鋼(gang)(gang)的組(zu)(zu)織細化，韌脆轉(zhuan)變(bian)溫度下移。當鋼(gang)(gang)中(zhong)馬氏體含量在9％以(yi)上時，其耐(nai)腐蝕性(xing)良(liang)好且不(bu)受鋼(gang)(gang)中(zhong)碳、氮(dan)含量的影響。
