一(yi)、脆性轉(zhuan)變溫度和(he)缺口(kou)敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵素(su)體不銹鋼(gang)（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。
造成高鉻鐵素體不銹(xiu)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、475℃脆性和σ相脆性
一般來說，鐵素體(ti)不銹鋼加熱至高溫(wen)，基本(ben)上不出現(xian)奧氏體(ti)相(xiang)變，因此(ci)難以經(jing)(jing)淬(cui)火形成馬氏體(ti)產(chan)生明(ming)顯(xian)強化。但是由(you)低(di)溫(wen)至高溫(wen)存在三個溫(wen)度(du)區間，經(jing)(jing)其處理(li)后，強度(du)、硬度(du)明(ming)顯(xian)提高，而(er)(er)鋼的(de)塑性和沖擊韌性顯(xian)著下降。通常，這(zhe)是人們所(suo)不希望(wang)而(er)(er)極力要設法(fa)避免的(de)。這(zhe)里先(xian)介紹兩(liang)種非高溫(wen)的(de)脆(cui)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(cui)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475℃脆性(xing)的基本原因已公認為是由于一(yi)種(zhong)富(fu)鉻（61～83％Cr）的a＇相(xiang)的沉(chen)淀析出所致(zhi)。它具有體心(xin)立(li)方(fang)晶格結構，無磁性(xing)。d相(xiang)的析出不僅(jin)帶來脆性(xing)，而且顯著降(jiang)低鋼的耐(nai)蝕性(xing)能。
由于a相(xiang)的(de)(de)析出-溶解過程是一種可逆(ni)過程，475℃脆性可以通過重新加熱至540℃以上溫度，并(bing)保溫一定時間快(kuai)速冷卻至室溫的(de)(de)辦法消除(chu)。
2. σ相脆性
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖，當鉻(ge)含(han)量(liang)在15～70％的范(fan)圍(wei)內(nei)，于(yu)(yu)500～800℃時(shi)存在σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。它是一(yi)種(zhong)金屬(shu)間化合(he)物，含(han)鉻(ge)42～50％，無(wu)磁性、具有四(si)方晶格結構，屬(shu)高(gao)硬(ying)度脆性相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)首(shou)先產生于(yu)(yu)晶粒邊界，呈鏈(lian)網小(xiao)島(dao)形(xing)(xing)狀。其(qi)形(xing)(xing)成(cheng)速(su)度比(bi)較緩慢(man)，如(ru)含(han)鉻(ge)量(liang)小(xiao)于(yu)(yu)30％的鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)在進行堆焊或鑄造時(shi)，在能形(xing)(xing)成(cheng)g相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的溫(wen)度范(fan)圍(wei)內(nei)通常(chang)沒有足(zu)夠的時(shi)間來(lai)形(xing)(xing)成(cheng)σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。只(zhi)有足(zu)夠時(shi)間保(bao)溫(wen)才能形(xing)(xing)成(cheng)σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，使鋼(gang)(gang)的硬(ying)度提(ti)高(gao)，卻(que)顯著降低鋼(gang)(gang)的塑性、缺口
韌性及耐蝕(shi)性能。添(tian)加某(mou)些元(yuan)素(su)，如鉬、硅等，可以擴大σ相(xiang)(xiang)區存在范圍、使σ相(xiang)(xiang)區向(xiang)(xiang)低鉻濃度方(fang)向(xiang)(xiang)移動，有利于(yu)σ相(xiang)(xiang)的形(xing)成。冷加工也會增大σ相(xiang)(xiang)的析出速度。提高鉻含量將顯著加速σ相(xiang)(xiang)的形(xing)成。
σ相(xiang)的形成(cheng)是可逆的。故(gu)可以通過重新(xin)加(jia)熱至800℃以上溫度，保溫1h或更長時間，使σ相(xiang)溶(rong)解后(hou)快速冷卻至室(shi)溫的辦法消除(chu)。
三、高溫脆性
普通高鉻鐵素(su)體不銹鋼（間(jian)隙元素(su)如碳、氮的含量(liang)在中(zhong)等以(yi)(yi)上時(shi)），加熱至(zhi)950～1000℃以(yi)(yi)上，急冷至(zhi)室溫，其(qi)塑性(xing)和缺(que)口韌性(xing)顯著(zhu)降(jiang)低(di)，稱為高溫脆(cui)性(xing)。若重新加熱至(zhi)750～850℃，可以(yi)(yi)恢復其(qi)塑性(xing)。這(zhe)種(zhong)高溫脆(cui)性(xing)十分有害，進(jin)行焊接，在950℃以(yi)(yi)上等溫熱處理(li)或鑄造工藝過程(cheng)中(zhong)，均可能出現(xian)這(zhe)種(zhong)脆(cui)化，同時(shi)耐蝕(shi)性(xing)也顯著(zhu)降(jiang)低(di)。
已經(jing)查明(ming)和(he)(he)證實，產生高溫脆性(xing)的(de)基本原(yuan)因是同(tong)碳、氮等(deng)間(jian)隙元素(su)的(de)碳、氮化(hua)合物在(zai)晶界和(he)(he)晶內位錯上(shang)析出有關(guan)。降低(di)鋼中的(de)碳、氮含量(liang)，減(jian)少甚至(zhi)避免碳、氮化(hua)物的(de)沉(chen)淀析出（還同(tong)鉻含量(liang)、熱處理工藝有關(guan)。鉻含量(liang)愈(yu)高，其碳、氮溶(rong)解度愈(yu)低(di)），可(ke)以大(da)大(da)改(gai)善(shan)高溫脆性(xing)。高純級(ji)高鉻鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)克服高溫脆性(xing)方面已經(jing)取得良好(hao)效果。
此外，高鉻(ge)鐵(tie)素體不銹鋼鑄態晶粒(li)(li)十分(fen)粗大，只能通(tong)過加工軋制(zhi)和適當溫度(du)下再結晶予以細化。但(dan)當加熱超(chao)過950℃時（如焊(han)接(jie)等），具有強烈(lie)的(de)(de)晶粒(li)(li)長大傾(qing)向。眾所周知，粗大晶粒(li)(li)比相應細晶組織的(de)(de)塑性(xing)或韌性(xing)要差。高鉻(ge)鐵(tie)素體不銹鋼材的(de)(de)厚度(du)及晶粒(li)(li)尺寸因素對(dui)室(shi)(shi)溫脆(cui)性(xing)存在影響。但(dan)是，高純級（碳、氮含量極低(di)）不銹鋼，因其脆(cui)性(xing)轉變溫度(du)已(yi)降得很低(di)，晶粒(li)(li)尺寸對(dui)室(shi)(shi)溫缺口韌性(xing)的(de)(de)影響也(ye)就(jiu)不大了。板愈厚，要求(qiu)控(kong)制(zhi)的(de)(de)碳、氮含量應愈低(di)，才能保證必要的(de)(de)缺口韌性(xing)。
四(si)、晶間腐蝕(shi)敏感性
普通(tong)高鉻鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)在加熱過程中(zhong)存在造成(cheng)475℃脆性、σ相脆性和(he)高溫脆性的(de)三(san)個脆化溫度(du)區。由于(yu)富(fu)鉻的(de)α＇相、σ相或碳(tan)、氮化合物的(de)析出等原因，不僅引起脆化，而(er)且帶來(lai)晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕敏感性，使耐蝕性能(neng)顯著降低。尤(you)其(qi)是當(dang)溫度(du)超(chao)過900～950℃以上而(er)后快冷時，具有十分敏感的(de)晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕傾向。即(ji)使在碳(tan)氮含量較低和(he)象自來(lai)水這樣弱的(de)腐(fu)蝕條件下，經(jing)高溫空冷或焊縫區也會發生(sheng)晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕（9,10）。若重新加熱至700～850℃左右熱處理，其(qi)晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕敏感性可(ke)以消除。
對普通高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)經高(gao)溫(wen)快(kuai)(kuai)(kuai)冷后(hou)產(chan)生晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)傾(qing)(qing)向(xiang)機理(li)的(de)(de)解(jie)(jie)釋(shi)，主要是將解(jie)(jie)釋(shi)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理(li)論(lun)應用于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。從敏化(hua)溫(wen)度(du)和(he)(he)消除晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)傾(qing)(qing)向(xiang)溫(wen)度(du)來(lai)看，奧氏(shi)體(ti)型(xing)和(he)(he)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)正好相反。但(dan)(dan)本質相同(tong)，均是由于如富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)造成其附近區貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引起。碳、氮(dan)(dan)(dan)在鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)的(de)(de)固(gu)溶(rong)度(du)比(bi)在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)小的(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)的(de)(de)擴散(san)速(su)(su)度(du)比(bi)在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)大的(de)(de)多。中(zhong)等(deng)以(yi)上(shang)碳、氮(dan)(dan)(dan)含(han)量(liang)的(de)(de)高(gao)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，加(jia)熱至(zhi)約950℃以(yi)上(shang)，富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)碳、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)合(he)物(wu)(wu)溶(rong)解(jie)(jie)于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)（固(gu)溶(rong)體(ti)）中(zhong)。但(dan)(dan)在快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)(su)淬火(huo)冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)，由于高(gao)度(du)過(guo)飽和(he)(he)的(de)(de)間(jian)(jian)隙固(gu)溶(rong)體(ti)具有(you)強烈析(xi)出(chu)傾(qing)(qing)向(xiang)和(he)(he)在鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)碳、氮(dan)(dan)(dan)元素(su)(su)(su)的(de)(de)擴散(san)速(su)(su)度(du)極快(kuai)(kuai)(kuai)（比(bi)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還快(kuai)(kuai)(kuai)，比(bi)在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)快(kuai)(kuai)(kuai)數百倍），經過(guo)中(zhong)溫(wen)時(shi)也難(nan)以(yi)阻止富(fu)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳、氮(dan)(dan)(dan)化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)(su)析(xi)出(chu)（其沉淀析(xi)出(chu)溫(wen)度(du)一(yi)般認為在427℃至(zhi)900℃之間(jian)(jian)）。當(dang)重(zhong)新加(jia)熱至(zhi)700～850℃時(shi)，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)快(kuai)(kuai)(kuai)速(su)(su)擴散(san)增(zeng)加(jia)了貧鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量(liang)。雖(sui)有(you)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)析(xi)出(chu)物(wu)(wu)存(cun)在，耐晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)性能卻(que)良好。
綜上所述(shu)，475℃脆(cui)(cui)性和(he)σ相脆(cui)(cui)性，可通過800℃左(zuo)右(you)保溫一定時(shi)間快冷(leng)予以(yi)消除。焊接或高(gao)溫淬火，因經過其(qi)相應脆(cui)(cui)化(hua)溫度區的時(shi)間短暫，一般來不(bu)及出現脆(cui)(cui)化(hua)。因此(ci)它們(men)對制作焊接構(gou)件設備的(de)(de)威脅(xie)尚不(bu)大(da)。而(er)由于碳(tan)、氮(dan)等(deng)間隙元素(su)含量高(gao)而(er)引(yin)起的(de)(de)高(gao)溫脆(cui)性(xing)(xing)和晶間腐蝕敏(min)感性(xing)(xing)、脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫度高(gao)和缺(que)口敏(min)感性(xing)(xing)大(da)才是影響焊接、加工等(deng)性(xing)(xing)能、限制普通高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼應用(yong)的(de)(de)主要(yao)障礙。故發展了新一代高(gao)純級高(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼。它(ta)在經過焊接等(deng)高(gao)溫過程后(hou)，具有良好的(de)(de)塑性(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing)，其脆(cui)性(xing)(xing)轉變溫度一般均低于室溫，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其應用(yong)范圍。
