一、脆性轉變溫(wen)度和缺口敏(min)感性
含鉻量超過15％的普通鐵素體不銹鋼（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(bu)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(er)、475℃脆(cui)性(xing)和(he)σ相脆(cui)性(xing)
一般來說，鐵素(su)體不(bu)銹鋼加(jia)熱至高溫(wen)，基(ji)本(ben)上不(bu)出(chu)現奧氏體相(xiang)變(bian)，因此難(nan)以經淬火形成(cheng)馬氏體產生明顯強化。但是由低溫(wen)至高溫(wen)存在三個溫(wen)度(du)(du)區間(jian)，經其處理后(hou)，強度(du)(du)、硬度(du)(du)明顯提高，而鋼的塑性和沖擊韌(ren)性顯著下降(jiang)。通常，這是人們(men)所(suo)不(bu)希望而極力要設法避免的。這里先(xian)介(jie)紹兩種非(fei)高溫(wen)的脆性：
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。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(sheng)475℃脆性(xing)的(de)(de)基本原因(yin)已公認為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相(xiang)的(de)(de)沉淀(dian)析(xi)出所致。它具有體心立方晶(jing)格(ge)結(jie)構，無(wu)磁性(xing)。d相(xiang)的(de)(de)析(xi)出不僅(jin)帶來脆性(xing)，而且顯著降低(di)鋼的(de)(de)耐蝕性(xing)能。
由于a相的(de)(de)析出-溶解過程是一種(zhong)可逆(ni)過程，475℃脆(cui)性可以通過重新加熱至540℃以上溫度，并(bing)保(bao)溫一定時間快速冷卻至室溫的(de)(de)辦法(fa)消除(chu)。
2. σ相脆(cui)性
根(gen)據Fe-Cr相(xiang)圖，當鉻(ge)含量在15～70％的(de)范(fan)圍內，于(yu)(yu)500～800℃時存在σ相(xiang)。它是(shi)一種(zhong)金屬(shu)間(jian)化合物，含鉻(ge)42～50％，無磁性(xing)、具有(you)(you)四方(fang)晶(jing)格(ge)結(jie)構，屬(shu)高(gao)硬度(du)脆性(xing)相(xiang)。σ相(xiang)首先產生于(yu)(yu)晶(jing)粒邊界，呈(cheng)鏈網小島形狀。其(qi)形成速度(du)比較(jiao)緩慢，如(ru)含鉻(ge)量小于(yu)(yu)30％的(de)鐵素體不(bu)銹鋼在進行堆(dui)焊或鑄造時，在能形成g相(xiang)的(de)溫(wen)度(du)范(fan)圍內通常沒有(you)(you)足(zu)夠的(de)時間(jian)來形成σ相(xiang)。只有(you)(you)足(zu)夠時間(jian)保溫(wen)才能形成σ相(xiang)，使鋼的(de)硬度(du)提(ti)高(gao)，卻顯著降低鋼的(de)塑性(xing)、缺口
韌(ren)性(xing)及耐蝕性(xing)能。添加(jia)某(mou)些(xie)元素(su)，如(ru)鉬、硅等(deng)，可以擴大(da)σ相區存(cun)在范圍、使σ相區向低鉻(ge)(ge)濃(nong)度方向移動(dong)，有利于(yu)σ相的(de)形成。冷加(jia)工也會增(zeng)大(da)σ相的(de)析出速度。提高鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)將(jiang)顯著(zhu)加(jia)速σ相的(de)形成。
σ相(xiang)的(de)形成是可逆的(de)。故可以(yi)通過重新加(jia)熱至(zhi)800℃以(yi)上(shang)溫度，保溫1h或更長時間，使σ相(xiang)溶解后快速(su)冷卻至(zhi)室溫的(de)辦法消除。
三、高(gao)溫脆(cui)性
普通(tong)高鉻鐵素體不銹鋼(gang)（間(jian)隙元(yuan)素如碳、氮的含量在(zai)(zai)中(zhong)等(deng)以上(shang)(shang)時），加熱(re)至(zhi)950～1000℃以上(shang)(shang)，急冷至(zhi)室溫，其(qi)塑(su)性(xing)和(he)缺口韌性(xing)顯著降低(di)，稱為高溫脆(cui)性(xing)。若重(zhong)新加熱(re)至(zhi)750～850℃，可(ke)以恢復其(qi)塑(su)性(xing)。這(zhe)(zhe)種(zhong)高溫脆(cui)性(xing)十(shi)分有害，進行焊(han)接，在(zai)(zai)950℃以上(shang)(shang)等(deng)溫熱(re)處理或鑄造(zao)工藝過程中(zhong)，均可(ke)能出現這(zhe)(zhe)種(zhong)脆(cui)化，同(tong)時耐蝕性(xing)也顯著降低(di)。
已經(jing)查明和證實(shi)，產(chan)生高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)的(de)基(ji)本原因是(shi)同碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)等(deng)間隙元素(su)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)合物(wu)在(zai)晶界和晶內位(wei)錯上析出有關(guan)(guan)。降低鋼中的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)，減少甚至避免碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)物(wu)的(de)沉淀析出（還同鉻(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)、熱(re)處理工藝有關(guan)(guan)。鉻(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)愈高(gao)(gao)，其碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度愈低），可以大(da)大(da)改善(shan)高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)。高(gao)(gao)純級(ji)高(gao)(gao)鉻(ge)(ge)鐵素(su)體不銹鋼在(zai)克(ke)服高(gao)(gao)溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)方面(mian)已經(jing)取得良(liang)好效果。
此(ci)外(wai)，高鉻鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼鑄態(tai)晶(jing)粒(li)(li)十分(fen)粗大(da)(da)，只能通過(guo)加工(gong)軋制(zhi)和適(shi)當溫度下再結晶(jing)予(yu)以細化。但當加熱超過(guo)950℃時（如焊接等），具有強烈(lie)的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)長大(da)(da)傾向(xiang)。眾(zhong)所周知，粗大(da)(da)晶(jing)粒(li)(li)比相(xiang)應細晶(jing)組織的(de)(de)(de)塑(su)性(xing)(xing)或(huo)韌(ren)性(xing)(xing)要差。高鉻鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼材的(de)(de)(de)厚度及晶(jing)粒(li)(li)尺(chi)寸因素對(dui)室溫脆(cui)性(xing)(xing)存在影(ying)響。但是，高純級（碳、氮含量極低）不(bu)銹(xiu)鋼，因其脆(cui)性(xing)(xing)轉變(bian)溫度已降得(de)很(hen)低，晶(jing)粒(li)(li)尺(chi)寸對(dui)室溫缺(que)口韌(ren)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影(ying)響也就不(bu)大(da)(da)了(le)。板愈厚，要求(qiu)控制(zhi)的(de)(de)(de)碳、氮含量應愈低，才能保(bao)證必要的(de)(de)(de)缺(que)口韌(ren)性(xing)(xing)。
四、晶(jing)間腐蝕敏感性
普通高鉻(ge)鐵素體不銹(xiu)鋼在(zai)加熱過程中(zhong)存在(zai)造成475℃脆性(xing)(xing)、σ相脆性(xing)(xing)和(he)高溫脆性(xing)(xing)的(de)三個脆化(hua)溫度(du)(du)區。由于富(fu)鉻(ge)的(de)α＇相、σ相或(huo)碳、氮化(hua)合物的(de)析出等(deng)原(yuan)因(yin)，不僅引起(qi)脆化(hua)，而且帶來晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)，使耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)顯著降低。尤其是(shi)當溫度(du)(du)超(chao)過900～950℃以(yi)上(shang)而后(hou)快(kuai)冷時(shi)，具有十分敏感(gan)的(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)傾向。即使在(zai)碳氮含(han)量較低和(he)象自來水這樣(yang)弱的(de)腐蝕(shi)(shi)條(tiao)件(jian)下，經(jing)高溫空冷或(huo)焊縫區也會(hui)發(fa)生晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)（9,10）。若重新加熱至700～850℃左右熱處(chu)理，其晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)可以(yi)消除。
對普通高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼經高溫(wen)(wen)快冷后產生晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕傾(qing)(qing)(qing)向機理的(de)(de)解釋，主要是將解釋奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)理論應用于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。從敏化溫(wen)(wen)度和(he)消除晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕傾(qing)(qing)(qing)向溫(wen)(wen)度來看(kan)，奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型和(he)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼正好(hao)相反。但本質相同，均(jun)是由于(yu)如富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)化物(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(chu)造成其附(fu)近區貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)引起。碳(tan)、氮(dan)(dan)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)固溶(rong)度比在奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)小(xiao)的(de)(de)多(duo)，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散速(su)度比在奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)大的(de)(de)多(duo)。中(zhong)(zhong)(zhong)等(deng)以上碳(tan)、氮(dan)(dan)含量(liang)的(de)(de)高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，加熱(re)至(zhi)約950℃以上，富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)(dan)化合(he)物(wu)溶(rong)解于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)（固溶(rong)體(ti)(ti)）中(zhong)(zhong)(zhong)。但在快速(su)淬火冷卻過程中(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)高度過飽和(he)的(de)(de)間(jian)(jian)隙固溶(rong)體(ti)(ti)具(ju)有(you)強烈析(xi)(xi)出(chu)(chu)傾(qing)(qing)(qing)向和(he)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)、氮(dan)(dan)元素(su)(su)的(de)(de)擴(kuo)散速(su)度極快（比鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)還快，比在奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)快數百倍），經過中(zhong)(zhong)(zhong)溫(wen)(wen)時(shi)也難以阻止富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)、氮(dan)(dan)化物(wu)的(de)(de)快速(su)析(xi)(xi)出(chu)(chu)（其沉淀析(xi)(xi)出(chu)(chu)溫(wen)(wen)度一般認(ren)為在427℃至(zhi)900℃之間(jian)(jian)）。當重新加熱(re)至(zhi)700～850℃時(shi)，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)快速(su)擴(kuo)散增加了貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)含量(liang)。雖有(you)晶(jing)間(jian)(jian)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)存在，耐晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕性能卻良(liang)好(hao)。
綜上(shang)所述(shu)，475℃脆(cui)性和(he)σ相(xiang)脆(cui)性，可(ke)通過800℃左(zuo)右保(bao)溫(wen)一定時(shi)間快(kuai)冷(leng)予以消(xiao)除(chu)。焊接或高溫(wen)淬火(huo)，因經(jing)過其(qi)相(xiang)應脆(cui)化(hua)溫(wen)度區的時(shi)間短暫(zan)，一般來不及出現脆(cui)化(hua)。因此它們對制作焊接構件設備的(de)(de)(de)威脅(xie)尚不大(da)。而由于碳、氮等(deng)間隙元素含量高而引起(qi)的(de)(de)(de)高溫脆(cui)性(xing)(xing)(xing)和晶間腐(fu)蝕敏感性(xing)(xing)(xing)、脆(cui)性(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變溫度高和缺口敏感性(xing)(xing)(xing)大(da)才是影響(xiang)焊接、加工(gong)等(deng)性(xing)(xing)(xing)能、限制普(pu)通(tong)高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼應用的(de)(de)(de)主(zhu)要障礙(ai)。故(gu)發展了(le)新一代高純級高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼。它在經過焊接等(deng)高溫過程(cheng)后，具有良好的(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing)(xing)，其脆(cui)性(xing)(xing)(xing)轉(zhuan)變溫度一般均低于室溫，從而大(da)大(da)擴(kuo)大(da)其應用范圍。
