高鉻鐵(tie)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)晶粒
這類鋼(gang)在冷(leng)卻與加熱時不發生(sheng)相變(bian)，故鑄態組織粗(cu)(cu)大。粗(cu)(cu)大的(de)組織只(zhi)能(neng)通過壓力加工碎化，無(wu)法用熱處理方法來(lai)改變(bian)它。工作(zuo)溫(wen)度超過再結晶(jing)溫(wen)度后，晶(jing)粒長(chang)大傾向很大，加熱至(zhi)900℃以上，晶(jing)粒即顯著粗(cu)(cu)化。由于晶(jing)粒粗(cu)(cu)大，這類鋼(gang)的(de)冷(leng)脆性高(gao)，韌(ren)脆轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度高(gao)，室溫(wen)的(de)沖擊韌(ren)性很低。圖9.30為退(tui)火狀態鐵素體不銹鋼(gang)的(de)顯微組織。
對(dui)這(zhe)類鋼(gang)正(zheng)確地控制熱(re)變形的開(kai)始溫度(du)和(he)(he)終止溫度(du)是十分重要(yao)的，如(ru)對(dui)Cr25和(he)(he)Cr28鋼(gang)，鍛造(zao)和(he)(he)軋(ya)制應(ying)在750℃或較低的溫度(du)結束。此外，向(xiang)鋼(gang)中加(jia)入少量(liang)的鈦(tai)，可(ke)使晶粒粗(cu)化的傾向(xiang)略(lve)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(dao)致475℃脆性(xing)的(de)原(yuan)因是在該溫度(du)區間，自α相中析(xi)出富鉻的(de)α＇相，鉻含量高達61％～83％，具有(you)體(ti)心立(li)方(fang)點(dian)陣(zhen)，點(dian)降(jiang)常(chang)數為0.2877nm。這種(zhong)高度(du)彌散的(de)亞穩定析(xi)出物與基體(ti)保(bao)持共格關系，長(chang)大速(su)率極(ji)緩(huan)慢，在475℃保(bao)溫2h后(hou)具有(you)20nm直徑，而34000h后(hou)只長(chang)到500nm。由于(yu)a＇相的(de)點(dian)陣(zhen)常(chang)數大于(yu)鐵素體(ti)的(de)點(dian)陣(zhen)常(chang)數，析(xi)出時產生共格應力，使鋼的(de)強度(du)和硬度(du)升高，韌(ren)性(xing)下降(jiang)。475℃脆性(xing)具有(you)還原(yuan)性(xing)，可(ke)以通(tong)過加熱至(zhi)600～650℃保(bao)溫1h后(hou)快冷予以消(xiao)除。
圖9.32為Fe-Cr二(er)元相圖的(de)(de)中(zhong)(zhong)間部分。可以(yi)看(kan)出，α＇相的(de)(de)產生(sheng)是由(you)于(yu)520℃以(yi)下(xia)(xia)。→α＋α＇（調幅分解）反應的(de)(de)結果。α相的(de)(de)析出緩慢，從較高(gao)溫度下(xia)(xia)的(de)(de)單(dan)相a區(qu)空冷至(zhi)溶解度線以(yi)下(xia)(xia)，不會(hui)有(you)a＇相析出，只有(you)隨后在520℃時(shi)(shi)效，才會(hui)有(you)a＇相沉(chen)淀(dian)而引(yin)起(qi)鋼的(de)(de)脆(cui)化。當重新加熱至(zhi)550℃以(yi)上時(shi)(shi)，由(you)于(yu)α＇相的(de)(de)溶解，鋼的(de)(de)塑(su)性、韌(ren)性又得到恢復。α相還使鋼在硝酸(suan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)耐蝕性下(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(zai)鐵素體不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)還會(hui)存(cun)在(zai)其他影(ying)響鋼(gang)(gang)性能的(de)相，主要(yao)是碳化(hua)物(wu)、氮化(hua)物(wu)和少量的(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。
析出的(de)(de)(de)碳化物(wu)和(he)氮(dan)化物(wu)對(dui)鐵素體(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能是有害的(de)(de)(de)，主要表現在對(dui)耐蝕(shi)性(xing)(xing)、韌性(xing)(xing)、缺(que)口敏感性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影響上(shang)。
在含(han)約17％Cr的(de)(de)鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼中，如果C＋N含(han)量(liang)不(bu)(bu)大于(yu)0.03％時可以得到純鐵素體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)，當C＋N含(han)量(liang)大于(yu)0.03％后，高溫(wen)下會生成α＋γ雙相(xiang)結(jie)構(gou)。在隨后的(de)(de)冷卻過(guo)程中，y相(xiang)轉變(bian)為馬氏(shi)體(ti)(ti)，使鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)具(ju)有(you)α＋M雙相(xiang)結(jie)構(gou)，從而使鋼的(de)(de)組(zu)織(zhi)細(xi)化，韌脆(cui)轉變(bian)溫(wen)度(du)下移。當鋼中馬氏(shi)體(ti)(ti)含(han)量(liang)在9％以上(shang)時，其耐(nai)腐蝕性(xing)良好且(qie)不(bu)(bu)受鋼中碳、氮(dan)含(han)量(liang)的(de)(de)影響。
