一、脆性轉變溫度和缺口敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不(bu)銹(xiu)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(bu)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(cui)(cui)性和σ相(xiang)脆(cui)(cui)性
一般(ban)來說，鐵(tie)素體不(bu)銹鋼加熱至高(gao)溫(wen)，基本上(shang)不(bu)出現奧氏體相(xiang)變(bian)，因(yin)此難以經淬火形(xing)成馬氏體產生明(ming)顯(xian)強化。但是由低溫(wen)至高(gao)溫(wen)存在三個溫(wen)度(du)區(qu)間，經其處理后，強度(du)、硬度(du)明(ming)顯(xian)提高(gao)，而(er)鋼的(de)塑性(xing)和沖擊韌性(xing)顯(xian)著下降。通常(chang)，這是人們所不(bu)希望(wang)而(er)極力要設法避免(mian)的(de)。這里先介紹兩(liang)種非高(gao)溫(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)(xing)的(de)基本原因已(yi)公認為是由于(yu)一種富鉻（61～83％Cr）的(de)a＇相(xiang)的(de)沉淀析(xi)(xi)出(chu)所致。它(ta)具有(you)體心立方晶格結構，無磁性(xing)(xing)。d相(xiang)的(de)析(xi)(xi)出(chu)不(bu)僅帶來(lai)脆性(xing)(xing)，而且顯著降低鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)能。
由于(yu)a相(xiang)的(de)析(xi)出-溶解(jie)過(guo)程是(shi)一(yi)種可逆過(guo)程，475℃脆(cui)性(xing)可以通過(guo)重新加熱(re)至540℃以上(shang)溫度，并保溫一(yi)定(ding)時間快速(su)冷卻至室溫的(de)辦法(fa)消除(chu)。
2. σ相脆(cui)性
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖，當(dang)鉻(ge)(ge)含(han)量在15～70％的(de)范圍內，于(yu)500～800℃時存在σ相(xiang)(xiang)。它是(shi)一種(zhong)金(jin)屬間(jian)化(hua)合物，含(han)鉻(ge)(ge)42～50％，無(wu)磁性、具有四(si)方(fang)晶格結構，屬高(gao)硬(ying)度脆(cui)性相(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)首先產生于(yu)晶粒邊界，呈鏈(lian)網小島形(xing)狀。其形(xing)成(cheng)速度比(bi)較(jiao)緩慢，如含(han)鉻(ge)(ge)量小于(yu)30％的(de)鐵素體不銹鋼(gang)在進行堆焊或鑄造(zao)時，在能形(xing)成(cheng)g相(xiang)(xiang)的(de)溫(wen)度范圍內通常沒有足夠的(de)時間(jian)來形(xing)成(cheng)σ相(xiang)(xiang)。只有足夠時間(jian)保溫(wen)才能形(xing)成(cheng)σ相(xiang)(xiang)，使鋼(gang)的(de)硬(ying)度提高(gao)，卻(que)顯著(zhu)降低鋼(gang)的(de)塑性、缺口
韌性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加(jia)某些元(yuan)素，如鉬、硅等(deng)，可以擴(kuo)大(da)σ相(xiang)區(qu)存在(zai)范(fan)圍、使σ相(xiang)區(qu)向低鉻濃度方向移動，有利于σ相(xiang)的形成(cheng)。冷加(jia)工也會增大(da)σ相(xiang)的析出(chu)速度。提高鉻含(han)量將(jiang)顯著加(jia)速σ相(xiang)的形成(cheng)。
σ相的形成(cheng)是可(ke)逆的。故可(ke)以通過重(zhong)新加(jia)熱至800℃以上溫(wen)度，保(bao)溫(wen)1h或更長時間(jian)，使(shi)σ相溶解后快速冷卻至室溫(wen)的辦法消除。
三、高溫脆性(xing)
普通高(gao)鉻(ge)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼（間隙元素(su)如碳、氮的含(han)量在(zai)中(zhong)等以上(shang)時），加(jia)熱(re)(re)至(zhi)950～1000℃以上(shang)，急(ji)冷至(zhi)室溫(wen)(wen)，其(qi)塑性和缺(que)口韌性顯著降低，稱為高(gao)溫(wen)(wen)脆性。若(ruo)重新加(jia)熱(re)(re)至(zhi)750～850℃，可(ke)(ke)以恢復(fu)其(qi)塑性。這種(zhong)(zhong)高(gao)溫(wen)(wen)脆性十(shi)分有(you)害(hai)，進行焊(han)接，在(zai)950℃以上(shang)等溫(wen)(wen)熱(re)(re)處(chu)理或(huo)鑄造(zao)工藝過程中(zhong)，均可(ke)(ke)能出現(xian)這種(zhong)(zhong)脆化，同時耐蝕性也顯著降低。
已經查明(ming)和證實，產(chan)生高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)脆性的(de)(de)基(ji)本原(yuan)因是同碳(tan)、氮(dan)等間隙元素(su)的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化(hua)合物在(zai)(zai)晶(jing)界和晶(jing)內(nei)位錯上析(xi)出有(you)關。降低(di)(di)鋼中的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)含(han)量，減少(shao)甚至避免碳(tan)、氮(dan)化(hua)物的(de)(de)沉淀析(xi)出（還同鉻(ge)含(han)量、熱處理工藝(yi)有(you)關。鉻(ge)含(han)量愈高(gao)(gao)(gao)，其碳(tan)、氮(dan)溶解(jie)度愈低(di)(di)），可以大(da)大(da)改善高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)脆性。高(gao)(gao)(gao)純(chun)級(ji)高(gao)(gao)(gao)鉻(ge)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼在(zai)(zai)克(ke)服高(gao)(gao)(gao)溫(wen)(wen)脆性方面已經取得良好效(xiao)果(guo)。
此外，高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)鑄態晶(jing)粒十(shi)分粗(cu)大(da)，只能通(tong)過加(jia)工軋制和適當溫(wen)(wen)度下再結(jie)晶(jing)予以(yi)細(xi)化(hua)。但(dan)當加(jia)熱超過950℃時(shi)（如焊接等），具有強烈的(de)晶(jing)粒長大(da)傾向(xiang)。眾所周知，粗(cu)大(da)晶(jing)粒比(bi)相應(ying)細(xi)晶(jing)組(zu)織的(de)塑性(xing)(xing)或韌(ren)性(xing)(xing)要差。高(gao)鉻鐵(tie)素體(ti)不銹鋼(gang)材的(de)厚度及晶(jing)粒尺寸因素對室溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)存在影響。但(dan)是，高(gao)純級（碳(tan)、氮含(han)量極低）不銹鋼(gang)，因其脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)度已降得(de)很低，晶(jing)粒尺寸對室溫(wen)(wen)缺口韌(ren)性(xing)(xing)的(de)影響也(ye)就不大(da)了(le)。板愈厚，要求控制的(de)碳(tan)、氮含(han)量應(ying)愈低，才能保證必要的(de)缺口韌(ren)性(xing)(xing)。
四(si)、晶間腐(fu)蝕敏感性(xing)
普通高鉻鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼在加(jia)熱(re)(re)過程中存在造成475℃脆(cui)(cui)性(xing)、σ相脆(cui)(cui)性(xing)和高溫脆(cui)(cui)性(xing)的三個脆(cui)(cui)化溫度(du)區。由于富鉻的α＇相、σ相或(huo)碳(tan)、氮化合(he)物的析出等原因，不(bu)僅(jin)引(yin)起脆(cui)(cui)化，而(er)且帶(dai)來晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕敏感(gan)性(xing)，使耐蝕性(xing)能顯著(zhu)降低(di)。尤其是當溫度(du)超(chao)過900～950℃以上而(er)后快冷時，具有十(shi)分敏感(gan)的晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向。即使在碳(tan)氮含量較低(di)和象(xiang)自來水這樣(yang)弱的腐(fu)蝕條件(jian)下，經高溫空冷或(huo)焊縫區也會發生晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕（9,10）。若重新加(jia)熱(re)(re)至700～850℃左右熱(re)(re)處理，其晶間(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕敏感(gan)性(xing)可以消(xiao)除。
對普通高鉻(ge)(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)經高溫(wen)快(kuai)冷后(hou)產生晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾(qing)向機理(li)的(de)(de)解釋，主要是(shi)將解釋奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)理(li)論應用于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。從敏化(hua)溫(wen)度和消(xiao)除晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾(qing)向溫(wen)度來看，奧氏(shi)體(ti)型(xing)和鐵(tie)素(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)正好(hao)相反。但(dan)本質(zhi)相同，均是(shi)由于(yu)如富(fu)鉻(ge)(ge)碳化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)造成其附近區(qu)貧(pin)鉻(ge)(ge)引起。碳、氮(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)固(gu)溶(rong)(rong)度比(bi)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散(san)速度比(bi)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大的(de)(de)多。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)等以(yi)(yi)上碳、氮(dan)(dan)(dan)含量的(de)(de)高鉻(ge)(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)，加熱(re)至約950℃以(yi)(yi)上，富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)(de)碳、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)合(he)物(wu)溶(rong)(rong)解于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)（固(gu)溶(rong)(rong)體(ti)）中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。但(dan)在(zai)(zai)快(kuai)速淬火冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)高度過(guo)飽和的(de)(de)間(jian)隙固(gu)溶(rong)(rong)體(ti)具(ju)有強(qiang)烈析(xi)出(chu)(chu)傾(qing)向和在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳、氮(dan)(dan)(dan)元素(su)的(de)(de)擴(kuo)散(san)速度極快(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)還快(kuai)，比(bi)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)數百倍），經過(guo)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)時也難以(yi)(yi)阻止富(fu)鉻(ge)(ge)碳、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)快(kuai)速析(xi)出(chu)(chu)（其沉(chen)淀(dian)析(xi)出(chu)(chu)溫(wen)度一(yi)般認為在(zai)(zai)427℃至900℃之間(jian)）。當重新加熱(re)至700～850℃時，因鉻(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)速擴(kuo)散(san)增加了貧(pin)鉻(ge)(ge)區(qu)的(de)(de)鉻(ge)(ge)含量。雖有晶(jing)(jing)間(jian)析(xi)出(chu)(chu)物(wu)存(cun)在(zai)(zai)，耐晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能卻(que)良好(hao)。
綜上(shang)所述(shu)，475℃脆性和(he)σ相脆性，可(ke)通過800℃左右保溫(wen)一定時間快(kuai)冷予以消除。焊接或高(gao)溫(wen)淬火(huo)，因經(jing)過其相應脆化溫(wen)度(du)區(qu)的時間短暫，一般來不及出現脆化。因此它們對制作焊接構(gou)件設備的(de)(de)威脅尚(shang)不(bu)大(da)。而(er)由(you)于(yu)碳(tan)、氮等(deng)間隙元素(su)含量高而(er)引起的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)脆性(xing)(xing)(xing)和晶間腐蝕(shi)敏感(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)高和缺口(kou)敏感(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)大(da)才是影響焊接、加(jia)工等(deng)性(xing)(xing)(xing)能、限(xian)制普(pu)通(tong)高鉻鐵素(su)體不(bu)銹鋼應(ying)用(yong)的(de)(de)主要障礙。故發展了新一代高純級高鉻鐵素(su)體不(bu)銹鋼。它在經過(guo)焊接等(deng)高溫(wen)(wen)(wen)過(guo)程后，具有良好(hao)的(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)和耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)，其(qi)脆性(xing)(xing)(xing)轉變溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一般均低(di)于(yu)室溫(wen)(wen)(wen)，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其(qi)應(ying)用(yong)范圍(wei)。
