高鉻鐵(tie)素不(bu)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(cu)大的原(yuan)始晶粒
這類鋼在(zai)冷卻與加(jia)熱(re)時不(bu)發(fa)生相變，故鑄態組(zu)織粗大(da)。粗大(da)的(de)組(zu)織只能通(tong)過壓力加(jia)工碎化，無法用熱(re)處(chu)理方(fang)法來(lai)改變它。工作溫(wen)(wen)度(du)超過再結(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)溫(wen)(wen)度(du)后，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒長大(da)傾向很大(da)，加(jia)熱(re)至900℃以上(shang)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒即顯(xian)著(zhu)粗化。由于晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒粗大(da)，這類鋼的(de)冷脆性高，韌脆轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)高，室溫(wen)(wen)的(de)沖擊(ji)韌性很低。圖9.30為退火(huo)狀態鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼的(de)顯(xian)微組(zu)織。
對(dui)這類鋼(gang)正確(que)地(di)控制熱變形的開始溫度(du)和(he)終止溫度(du)是十分(fen)重(zhong)要(yao)的，如對(dui)Cr25和(he)Cr28鋼(gang)，鍛造(zao)和(he)軋(ya)制應在(zai)750℃或較低的溫度(du)結束(shu)。此外，向(xiang)鋼(gang)中加入(ru)少(shao)量(liang)的鈦，可使晶(jing)粒粗化(hua)的傾向(xiang)略微降低。
2. 475℃脆性
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。
導致475℃脆性(xing)(xing)(xing)的原因是(shi)在該溫(wen)度(du)(du)區間(jian)，自α相中析出(chu)(chu)富鉻的α＇相，鉻含量高達61％～83％，具有(you)體(ti)心(xin)立(li)方點(dian)(dian)陣，點(dian)(dian)降常數(shu)為0.2877nm。這種(zhong)高度(du)(du)彌散的亞(ya)穩定析出(chu)(chu)物(wu)與基體(ti)保持共(gong)(gong)格關系，長(chang)大(da)速率(lv)極(ji)緩慢，在475℃保溫(wen)2h后具有(you)20nm直徑(jing)，而(er)34000h后只長(chang)到500nm。由于(yu)a＇相的點(dian)(dian)陣常數(shu)大(da)于(yu)鐵素(su)體(ti)的點(dian)(dian)陣常數(shu)，析出(chu)(chu)時(shi)產生(sheng)共(gong)(gong)格應力，使鋼的強度(du)(du)和硬度(du)(du)升高，韌性(xing)(xing)(xing)下降。475℃脆性(xing)(xing)(xing)具有(you)還原性(xing)(xing)(xing)，可(ke)以(yi)通(tong)過加熱(re)至600～650℃保溫(wen)1h后快冷予(yu)以(yi)消除。
圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)的(de)中間部分。可(ke)以看出，α＇相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)產生是由(you)于(yu)520℃以下。→α＋α＇（調幅分解）反應的(de)結果。α相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)析出緩慢，從較高溫度下的(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)a區空冷(leng)至溶解度線(xian)以下，不會有a＇相(xiang)(xiang)(xiang)析出，只(zhi)有隨后在520℃時(shi)效(xiao)，才會有a＇相(xiang)(xiang)(xiang)沉淀而引起(qi)鋼的(de)脆化。當重新(xin)加熱至550℃以上(shang)時(shi)，由(you)于(yu)α＇相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)溶解，鋼的(de)塑性(xing)、韌(ren)性(xing)又得到恢復(fu)。α相(xiang)(xiang)(xiang)還使鋼在硝酸中的(de)耐蝕性(xing)下降。
3. σ相(xiang)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。
在鐵素體不銹鋼中(zhong)還(huan)會存(cun)在其他影響鋼性能(neng)的相，主要是碳化物、氮化物和少量的馬氏體。
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(xi)出的碳(tan)化物和(he)氮化物對鐵素(su)體不銹鋼(gang)的性能(neng)是有(you)害(hai)的，主要(yao)表現在(zai)對耐蝕性、韌性、缺口敏(min)感性的影響上。
在含約17％Cr的鐵素(su)(su)體不銹鋼中，如果C＋N含量不大于0.03％時(shi)可以(yi)得到純鐵素(su)(su)體組(zu)(zu)織(zhi)，當C＋N含量大于0.03％后，高溫下(xia)會(hui)生成α＋γ雙(shuang)相(xiang)結構(gou)。在隨(sui)后的冷卻過(guo)程(cheng)中，y相(xiang)轉(zhuan)變為馬氏體，使鋼的組(zu)(zu)織(zhi)具有α＋M雙(shuang)相(xiang)結構(gou)，從而使鋼的組(zu)(zu)織(zhi)細化(hua)，韌脆轉(zhuan)變溫度下(xia)移。當鋼中馬氏體含量在9％以(yi)上時(shi)，其耐(nai)腐蝕(shi)性良好且不受鋼中碳、氮含量的影響。
