高鉻鐵素不銹(xiu)鋼(gang)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)大的原始(shi)晶(jing)粒
這(zhe)類鋼在冷卻與(yu)加熱時不(bu)發生相(xiang)變，故鑄(zhu)態(tai)組(zu)織粗(cu)大。粗(cu)大的組(zu)織只能通過壓力(li)加工碎化(hua)，無(wu)法(fa)用熱處理方法(fa)來改變它。工作溫(wen)(wen)度(du)超過再結晶溫(wen)(wen)度(du)后，晶粒(li)長(chang)大傾向很大，加熱至900℃以上，晶粒(li)即(ji)顯(xian)(xian)著粗(cu)化(hua)。由于(yu)晶粒(li)粗(cu)大，這(zhe)類鋼的冷脆(cui)(cui)性(xing)高，韌脆(cui)(cui)轉變溫(wen)(wen)度(du)高，室溫(wen)(wen)的沖擊韌性(xing)很低。圖9.30為退火狀態(tai)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼的顯(xian)(xian)微組(zu)織。
對這類鋼正確(que)地(di)控制熱變形的(de)開(kai)始(shi)溫(wen)度和終止溫(wen)度是(shi)十分重要(yao)的(de)，如對Cr25和Cr28鋼，鍛造和軋制應在(zai)750℃或較低(di)的(de)溫(wen)度結(jie)束(shu)。此(ci)外(wai)，向(xiang)鋼中(zhong)加入(ru)少量的(de)鈦，可使晶(jing)粒粗化的(de)傾向(xiang)略微降低(di)。
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(cui)性。
導致475℃脆性的原因是在該溫(wen)度(du)(du)區間，自α相中析出富(fu)鉻的α＇相，鉻含量高達61％～83％，具有體心立方點(dian)陣，點(dian)降常(chang)(chang)數為0.2877nm。這種(zhong)高度(du)(du)彌散的亞(ya)穩(wen)定析出物與基體保(bao)持共(gong)(gong)格關系，長大(da)速率(lv)極緩慢，在475℃保(bao)溫(wen)2h后(hou)具有20nm直徑，而34000h后(hou)只長到500nm。由于(yu)a＇相的點(dian)陣常(chang)(chang)數大(da)于(yu)鐵素體的點(dian)陣常(chang)(chang)數，析出時(shi)產生(sheng)共(gong)(gong)格應(ying)力(li)，使(shi)鋼的強度(du)(du)和硬(ying)度(du)(du)升高，韌性下(xia)降。475℃脆性具有還原性，可以通過加(jia)熱至600～650℃保(bao)溫(wen)1h后(hou)快(kuai)冷予以消除。
圖9.32為Fe-Cr二元相圖的(de)中間部分。可以看出(chu)，α＇相的(de)產生是由(you)于520℃以下。→α＋α＇（調(diao)幅分解(jie)）反(fan)應(ying)的(de)結果。α相的(de)析出(chu)緩慢(man)，從較高溫度下的(de)單相a區空冷至溶解(jie)度線以下，不(bu)會有(you)a＇相析出(chu)，只(zhi)有(you)隨后在(zai)520℃時(shi)效，才會有(you)a＇相沉淀(dian)而引起鋼的(de)脆化。當(dang)重新加熱至550℃以上時(shi)，由(you)于α＇相的(de)溶解(jie)，鋼的(de)塑性(xing)、韌性(xing)又得(de)到恢復(fu)。α相還使鋼在(zai)硝酸中的(de)耐蝕性(xing)下降。
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(zai)鐵(tie)素體不銹鋼中還會存在(zai)其他(ta)影響鋼性能(neng)的(de)(de)相(xiang)，主(zhu)要是(shi)碳化物(wu)、氮化物(wu)和(he)少量的(de)(de)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(de)碳(tan)化物和(he)氮化物對鐵素(su)體不銹鋼(gang)的(de)性能是有(you)害的(de)，主要表現在對耐(nai)蝕性、韌性、缺口敏感性的(de)影響上。
在含(han)約17％Cr的(de)鐵素體不銹鋼中，如果C＋N含(han)量(liang)(liang)不大(da)于(yu)0.03％時可以得到純鐵素體組(zu)織，當C＋N含(han)量(liang)(liang)大(da)于(yu)0.03％后，高(gao)溫下會生成α＋γ雙(shuang)相結(jie)構。在隨后的(de)冷卻過程中，y相轉(zhuan)變為馬氏(shi)體，使(shi)鋼的(de)組(zu)織具有α＋M雙(shuang)相結(jie)構，從(cong)而使(shi)鋼的(de)組(zu)織細化(hua)，韌脆轉(zhuan)變溫度下移。當鋼中馬氏(shi)體含(han)量(liang)(liang)在9％以上時，其耐腐蝕性良好且(qie)不受鋼中碳、氮(dan)含(han)量(liang)(liang)的(de)影響。
