一、脆性(xing)轉變溫度和缺口敏感性(xing)
含鉻量超過15％的普通鐵素體不(bu)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)和σ相脆性(xing)
一(yi)般來說，鐵素體不(bu)銹鋼(gang)(gang)加熱至高(gao)(gao)溫(wen)，基本上不(bu)出現(xian)奧氏體相變，因(yin)此難以經淬火形成馬(ma)氏體產生明顯強(qiang)化。但是(shi)由低溫(wen)至高(gao)(gao)溫(wen)存在三個溫(wen)度(du)區間(jian)，經其處理后，強(qiang)度(du)、硬度(du)明顯提高(gao)(gao)，而鋼(gang)(gang)的(de)塑性(xing)和沖(chong)擊(ji)韌(ren)性(xing)顯著下(xia)降。通(tong)常，這是(shi)人們所(suo)不(bu)希望而極(ji)力要(yao)設(she)法(fa)避免的(de)。這里先介(jie)紹(shao)兩種非高(gao)(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(xing)。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(cui)性(xing)的(de)(de)基(ji)本原因已(yi)公認(ren)為是由(you)于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相的(de)(de)沉(chen)淀析(xi)出(chu)所致。它具有體心(xin)立方晶格結構，無磁性(xing)。d相的(de)(de)析(xi)出(chu)不僅帶(dai)來脆(cui)性(xing)，而且顯著降低鋼的(de)(de)耐蝕性(xing)能(neng)。
由于a相的(de)析出-溶解(jie)過程(cheng)是一種可逆過程(cheng)，475℃脆(cui)性可以(yi)(yi)通過重(zhong)新(xin)加熱(re)至(zhi)540℃以(yi)(yi)上溫度，并保溫一定時間快(kuai)速冷卻至(zhi)室溫的(de)辦法消除。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相圖，當鉻含量(liang)在(zai)(zai)15～70％的(de)范圍內，于500～800℃時(shi)存在(zai)(zai)σ相。它是一(yi)種金屬間化合物，含鉻42～50％，無磁性(xing)、具有四方晶格(ge)結構，屬高硬(ying)度脆性(xing)相。σ相首先產生于晶粒邊界(jie)，呈鏈網小島形狀。其形成(cheng)速度比較(jiao)緩慢，如含鉻量(liang)小于30％的(de)鐵素(su)體不銹鋼在(zai)(zai)進行堆焊或鑄造時(shi)，在(zai)(zai)能(neng)形成(cheng)g相的(de)溫(wen)度范圍內通常(chang)沒(mei)有足(zu)夠(gou)的(de)時(shi)間來形成(cheng)σ相。只有足(zu)夠(gou)時(shi)間保(bao)溫(wen)才能(neng)形成(cheng)σ相，使鋼的(de)硬(ying)度提高，卻顯(xian)著(zhu)降低鋼的(de)塑(su)性(xing)、缺口
韌性及耐蝕性能。添加(jia)某些元素，如(ru)鉬、硅等，可以擴大σ相區(qu)存在(zai)范圍、使σ相區(qu)向(xiang)(xiang)低鉻濃度方(fang)向(xiang)(xiang)移動，有利于σ相的(de)形成。冷加(jia)工也(ye)會增大σ相的(de)析出速度。提高鉻含量(liang)將顯著加(jia)速σ相的(de)形成。
σ相的(de)形成是(shi)可(ke)逆的(de)。故可(ke)以通過重新加熱至800℃以上溫度(du)，保溫1h或更長(chang)時間(jian)，使σ相溶解后快速(su)冷卻(que)至室(shi)溫的(de)辦法消(xiao)除。
三、高溫脆性(xing)
普通高鉻鐵素(su)體不銹鋼(gang)（間隙(xi)元(yuan)素(su)如碳(tan)、氮的含量在中等(deng)以上(shang)時），加(jia)熱至950～1000℃以上(shang)，急(ji)冷至室(shi)溫(wen)，其(qi)塑性(xing)(xing)和缺(que)口韌(ren)性(xing)(xing)顯著降低，稱(cheng)為(wei)高溫(wen)脆性(xing)(xing)。若重新加(jia)熱至750～850℃，可以恢復其(qi)塑性(xing)(xing)。這種高溫(wen)脆性(xing)(xing)十分(fen)有害，進行焊接，在950℃以上(shang)等(deng)溫(wen)熱處理或鑄造(zao)工藝過程中，均可能出現這種脆化，同時耐蝕性(xing)(xing)也顯著降低。
已經查明和證實，產生高(gao)溫(wen)(wen)脆性的(de)基本原因是同碳(tan)、氮等間(jian)隙(xi)元素(su)的(de)碳(tan)、氮化(hua)合物在(zai)(zai)晶(jing)界和晶(jing)內位錯上析出有關(guan)。降(jiang)低鋼中的(de)碳(tan)、氮含(han)量，減少甚至避免碳(tan)、氮化(hua)物的(de)沉淀析出（還(huan)同鉻含(han)量、熱處理工藝有關(guan)。鉻含(han)量愈高(gao)，其碳(tan)、氮溶解度(du)愈低），可(ke)以大大改善高(gao)溫(wen)(wen)脆性。高(gao)純(chun)級(ji)高(gao)鉻鐵素(su)體不銹鋼在(zai)(zai)克服高(gao)溫(wen)(wen)脆性方面已經取得良好(hao)效果(guo)。
此外，高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼鑄態晶粒(li)十分粗(cu)大(da)，只(zhi)能通過(guo)加工軋制和適當溫(wen)(wen)度(du)下再(zai)結晶予(yu)以(yi)細化。但(dan)當加熱超過(guo)950℃時(shi)（如(ru)焊接等），具有強烈的(de)(de)晶粒(li)長大(da)傾向。眾所周(zhou)知，粗(cu)大(da)晶粒(li)比相應細晶組織的(de)(de)塑性或韌性要差。高鉻鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼材(cai)的(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)及晶粒(li)尺(chi)寸因素(su)對室(shi)溫(wen)(wen)脆性存在影響。但(dan)是(shi)，高純級(ji)（碳(tan)、氮含量極低(di)(di)）不銹鋼，因其(qi)脆性轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)已(yi)降得很低(di)(di)，晶粒(li)尺(chi)寸對室(shi)溫(wen)(wen)缺(que)(que)口韌性的(de)(de)影響也就不大(da)了。板(ban)愈厚(hou)(hou)，要求(qiu)控制的(de)(de)碳(tan)、氮含量應愈低(di)(di)，才能保證必要的(de)(de)缺(que)(que)口韌性。
四、晶間腐(fu)蝕敏感性(xing)
普通高鉻鐵素體不銹鋼在加熱(re)過程中存在造成475℃脆(cui)性(xing)、σ相脆(cui)性(xing)和高溫(wen)脆(cui)性(xing)的(de)三(san)個(ge)脆(cui)化(hua)溫(wen)度(du)區(qu)。由于富鉻的(de)α＇相、σ相或碳(tan)、氮化(hua)合(he)物的(de)析出等原因，不僅引起脆(cui)化(hua)，而(er)且帶來晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感性(xing)，使耐(nai)蝕(shi)性(xing)能顯著降低。尤其是當溫(wen)度(du)超過900～950℃以上而(er)后快冷(leng)時，具有十分敏感的(de)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)傾向。即(ji)使在碳(tan)氮含量(liang)較低和象自來水這樣弱的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)條件下，經(jing)高溫(wen)空冷(leng)或焊縫(feng)區(qu)也會發生晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)（9,10）。若重新(xin)加熱(re)至700～850℃左右熱(re)處理，其晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏感性(xing)可以消除(chu)。
對普通(tong)高鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼經高溫(wen)(wen)快冷后產生(sheng)晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向(xiang)(xiang)機理的(de)(de)(de)解(jie)(jie)釋，主要是將解(jie)(jie)釋奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)理論(lun)應用于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼。從敏化(hua)溫(wen)(wen)度和(he)消除晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)傾(qing)向(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)度來(lai)看(kan)，奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)型不(bu)銹鋼正好相(xiang)反。但(dan)本質相(xiang)同，均是由于(yu)如富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳化(hua)物的(de)(de)(de)析出造成(cheng)其附近區貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)引(yin)起(qi)。碳、氮(dan)在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶度比(bi)在奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)(de)多(duo)，而鉻(ge)(ge)(ge)在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴散(san)速(su)(su)度比(bi)在奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)(de)多(duo)。中(zhong)(zhong)等以上(shang)碳、氮(dan)含(han)量的(de)(de)(de)高鉻(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼，加熱至(zhi)約(yue)950℃以上(shang)，富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳、氮(dan)化(hua)合物溶解(jie)(jie)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)（固(gu)(gu)溶體(ti)(ti)(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)。但(dan)在快速(su)(su)淬火(huo)冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，由于(yu)高度過(guo)飽和(he)的(de)(de)(de)間(jian)(jian)隙固(gu)(gu)溶體(ti)(ti)(ti)(ti)具有強烈析出傾(qing)向(xiang)(xiang)和(he)在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)碳、氮(dan)元素(su)的(de)(de)(de)擴散(san)速(su)(su)度極快（比(bi)鉻(ge)(ge)(ge)還快，比(bi)在奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快數百倍），經過(guo)中(zhong)(zhong)溫(wen)(wen)時(shi)也(ye)難以阻止富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)碳、氮(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)快速(su)(su)析出（其沉(chen)淀析出溫(wen)(wen)度一般認為在427℃至(zhi)900℃之間(jian)(jian)）。當重新加熱至(zhi)700～850℃時(shi)，因(yin)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)快速(su)(su)擴散(san)增加了貧(pin)鉻(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)含(han)量。雖有晶間(jian)(jian)析出物存在，耐晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)性能卻(que)良好。
綜上所(suo)述，475℃脆性(xing)和(he)σ相脆性(xing)，可(ke)通(tong)過800℃左(zuo)右保溫(wen)一定時間快冷予以消除。焊(han)接或高溫(wen)淬火，因經過其(qi)相應脆化溫(wen)度區的時間短暫，一般來不及(ji)出現脆化。因此(ci)它們(men)對(dui)制(zhi)作(zuo)焊(han)接(jie)構件設備的威脅尚不(bu)大(da)(da)(da)。而由于碳(tan)、氮等(deng)間隙元素(su)(su)含量高(gao)(gao)而引起的高(gao)(gao)溫脆性(xing)(xing)和晶間腐(fu)蝕敏感性(xing)(xing)、脆性(xing)(xing)轉變(bian)溫度高(gao)(gao)和缺口敏感性(xing)(xing)大(da)(da)(da)才(cai)是影響(xiang)焊(han)接(jie)、加工等(deng)性(xing)(xing)能、限制(zhi)普(pu)通高(gao)(gao)鉻鐵素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)應用的主要障礙(ai)。故發(fa)展了(le)新一代高(gao)(gao)純級(ji)高(gao)(gao)鉻鐵素(su)(su)體不(bu)銹鋼(gang)。它在經(jing)過(guo)焊(han)接(jie)等(deng)高(gao)(gao)溫過(guo)程(cheng)后，具有良(liang)好的塑性(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing)，其脆性(xing)(xing)轉變(bian)溫度一般均(jun)低于室溫，從(cong)而大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)擴(kuo)大(da)(da)(da)其應用范圍(wei)。
