高鉻鐵素(su)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. 粗大的原(yuan)始晶粒

   這類鋼在冷卻與加熱時不發生相變，故鑄態組織粗大(da)。粗大(da)的(de)(de)(de)組織只能通過(guo)(guo)壓力加工碎化，無(wu)法用熱處理(li)方法來改變它。工作(zuo)溫度超過(guo)(guo)再結晶(jing)溫度后，晶(jing)粒長(chang)大(da)傾向很(hen)(hen)大(da)，加熱至(zhi)900℃以上，晶(jing)粒即顯(xian)著粗化。由(you)于晶(jing)粒粗大(da)，這類鋼的(de)(de)(de)冷脆性(xing)高，韌脆轉(zhuan)變溫度高，室(shi)溫的(de)(de)(de)沖擊韌性(xing)很(hen)(hen)低。圖9.30為退火狀態鐵素體(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)顯(xian)微組織。

  對(dui)這類(lei)鋼正(zheng)確地控制熱變形的開始溫度(du)和(he)終止溫度(du)是十分重要(yao)的，如對(dui)Cr25和(he)Cr28鋼，鍛(duan)造和(he)軋制應在(zai)750℃或較低的溫度(du)結束(shu)。此(ci)外，向鋼中加入少量的鈦，可使晶粒(li)粗化的傾向略微降低。

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(cui)性。

  導致475℃脆性(xing)的(de)原因(yin)是在(zai)該溫度(du)區間，自α相中析出(chu)富鉻的(de)α＇相，鉻含量(liang)高(gao)達(da)61％～83％，具(ju)有(you)體心(xin)立方點(dian)(dian)陣，點(dian)(dian)降常數(shu)為0.2877nm。這種高(gao)度(du)彌散(san)的(de)亞穩定析出(chu)物與基體保(bao)持(chi)共格關系，長大速率極緩慢，在(zai)475℃保(bao)溫2h后(hou)具(ju)有(you)20nm直徑(jing)，而34000h后(hou)只長到500nm。由于a＇相的(de)點(dian)(dian)陣常數(shu)大于鐵素體的(de)點(dian)(dian)陣常數(shu)，析出(chu)時產生共格應力，使鋼(gang)的(de)強度(du)和硬度(du)升高(gao)，韌性(xing)下降。475℃脆性(xing)具(ju)有(you)還原性(xing)，可以(yi)(yi)通過加熱(re)至600～650℃保(bao)溫1h后(hou)快冷(leng)予以(yi)(yi)消除。

  圖(tu)9.32為Fe-Cr二元相(xiang)圖(tu)的(de)(de)中(zhong)間(jian)部分。可以看出，α＇相(xiang)的(de)(de)產生是由于520℃以下(xia)(xia)。→α＋α＇（調(diao)幅(fu)分解）反應的(de)(de)結果。α相(xiang)的(de)(de)析(xi)出緩慢，從較高溫度(du)下(xia)(xia)的(de)(de)單相(xiang)a區空冷(leng)至溶(rong)解度(du)線以下(xia)(xia)，不會有a＇相(xiang)析(xi)出，只有隨后在(zai)520℃時效(xiao)，才會有a＇相(xiang)沉淀而引(yin)起鋼的(de)(de)脆化。當重新加熱至550℃以上時，由于α＇相(xiang)的(de)(de)溶(rong)解，鋼的(de)(de)塑性(xing)、韌性(xing)又得到恢復。α相(xiang)還使鋼在(zai)硝酸中(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)下(xia)(xia)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。

  在鐵素(su)體不銹鋼(gang)中(zhong)還(huan)會(hui)存在其他影響鋼(gang)性能的(de)(de)相，主要是碳化物、氮(dan)化物和少量的(de)(de)馬氏(shi)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)碳化物和氮化物對鐵素體(ti)不銹鋼的(de)性能是有害(hai)的(de)，主(zhu)要表現在對耐蝕性、韌(ren)性、缺口敏感性的(de)影響上。

  在(zai)(zai)含(han)約17％Cr的(de)鐵素體(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)，如果C＋N含(han)量(liang)不(bu)大于0.03％時可以得到純鐵素體(ti)組(zu)織，當C＋N含(han)量(liang)大于0.03％后，高溫(wen)下(xia)會生成α＋γ雙相結構。在(zai)(zai)隨后的(de)冷卻過程中(zhong)，y相轉變為馬氏體(ti)，使鋼的(de)組(zu)織具有α＋M雙相結構，從(cong)而使鋼的(de)組(zu)織細化，韌脆轉變溫(wen)度(du)下(xia)移。當鋼中(zhong)馬氏體(ti)含(han)量(liang)在(zai)(zai)9％以上時，其耐腐蝕(shi)性(xing)良好且不(bu)受鋼中(zhong)碳、氮含(han)量(liang)的(de)影(ying)響(xiang)。