一、脆性轉變溫度和缺口(kou)敏感性
含鉻量超過15％的普通鐵(tie)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、475℃脆性(xing)和σ相脆性(xing)
一般來說(shuo)，鐵素體不銹鋼加(jia)熱(re)至高溫(wen)，基本(ben)上(shang)不出現奧氏(shi)體相變，因此難(nan)以經(jing)淬火形成(cheng)馬氏(shi)體產生明顯強(qiang)化。但是由低溫(wen)至高溫(wen)存(cun)在三個溫(wen)度(du)區間(jian)，經(jing)其處理(li)后，強(qiang)度(du)、硬度(du)明顯提高，而鋼的(de)(de)塑性和沖擊韌性顯著下(xia)降。通常(chang)，這是人(ren)們所(suo)不希望(wang)而極(ji)力要設法(fa)避(bi)免的(de)(de)。這里(li)先介紹(shao)兩(liang)種非高溫(wen)的(de)(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℃脆性(xing)。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(chan)生475℃脆性(xing)的(de)(de)基本原因已公認為是由于一種富鉻（61～83％Cr）的(de)(de)a＇相的(de)(de)沉淀析出所(suo)致(zhi)。它具有(you)體心(xin)立方晶(jing)格(ge)結構，無磁性(xing)。d相的(de)(de)析出不僅帶來脆性(xing)，而(er)且顯著降(jiang)低鋼的(de)(de)耐蝕性(xing)能。
由于a相的析出-溶(rong)解過(guo)程是一種可逆過(guo)程，475℃脆(cui)性可以(yi)通過(guo)重新(xin)加熱(re)至540℃以(yi)上溫度，并保溫一定時間快速冷卻至室溫的辦法消除。
2. σ相(xiang)脆性
根據Fe-Cr相(xiang)(xiang)圖，當鉻(ge)含量(liang)在15～70％的(de)范圍(wei)內(nei)，于(yu)500～800℃時存在σ相(xiang)(xiang)。它是(shi)一種金(jin)屬間(jian)化合物(wu)，含鉻(ge)42～50％，無(wu)磁性、具(ju)有(you)四方晶(jing)格結構，屬高(gao)硬(ying)度(du)(du)脆性相(xiang)(xiang)。σ相(xiang)(xiang)首先產生于(yu)晶(jing)粒邊界(jie)，呈鏈(lian)網小島形狀。其形成(cheng)(cheng)速度(du)(du)比較緩慢(man)，如含鉻(ge)量(liang)小于(yu)30％的(de)鐵素(su)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)在進行堆焊或鑄造(zao)時，在能形成(cheng)(cheng)g相(xiang)(xiang)的(de)溫度(du)(du)范圍(wei)內(nei)通常沒有(you)足(zu)夠的(de)時間(jian)來形成(cheng)(cheng)σ相(xiang)(xiang)。只有(you)足(zu)夠時間(jian)保(bao)溫才能形成(cheng)(cheng)σ相(xiang)(xiang)，使鋼(gang)(gang)的(de)硬(ying)度(du)(du)提高(gao)，卻(que)顯著降低鋼(gang)(gang)的(de)塑性、缺口
韌性及耐(nai)蝕性能。添加(jia)某些元素，如(ru)鉬(mu)、硅等(deng)，可以擴大σ相區存在范(fan)圍、使σ相區向低鉻(ge)濃(nong)度方向移(yi)動，有利于σ相的形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)。冷加(jia)工也會(hui)增大σ相的析(xi)出(chu)速(su)度。提高鉻(ge)含(han)量將顯著加(jia)速(su)σ相的形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)。
σ相(xiang)的(de)形成是可(ke)逆的(de)。故(gu)可(ke)以通過(guo)重新加熱至800℃以上溫(wen)度(du)，保溫(wen)1h或更長時間(jian)，使σ相(xiang)溶解(jie)后快速冷卻至室溫(wen)的(de)辦法(fa)消(xiao)除。
三、高溫脆(cui)性
普(pu)通高(gao)鉻(ge)鐵素體不(bu)銹鋼（間隙元素如碳(tan)、氮的含量(liang)在(zai)中(zhong)等以(yi)上(shang)(shang)時），加熱(re)至(zhi)950～1000℃以(yi)上(shang)(shang)，急冷(leng)至(zhi)室(shi)溫(wen)(wen)(wen)，其塑性和(he)缺(que)口韌性顯著降低，稱為高(gao)溫(wen)(wen)(wen)脆性。若重新加熱(re)至(zhi)750～850℃，可以(yi)恢(hui)復其塑性。這種高(gao)溫(wen)(wen)(wen)脆性十(shi)分有害，進行(xing)焊接，在(zai)950℃以(yi)上(shang)(shang)等溫(wen)(wen)(wen)熱(re)處(chu)理或鑄造(zao)工藝過程中(zhong)，均可能出現這種脆化，同時耐蝕性也顯著降低。
已經查明(ming)和(he)證實，產生(sheng)高溫脆性的(de)基本(ben)原因是同碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)等間(jian)隙元(yuan)素(su)的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化合(he)物在(zai)(zai)晶(jing)界和(he)晶(jing)內位(wei)錯上析出(chu)有關。降(jiang)低鋼中的(de)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)含量，減少甚至避免(mian)碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)化物的(de)沉淀析出(chu)（還同鉻(ge)含量、熱處理(li)工藝(yi)有關。鉻(ge)含量愈高，其碳(tan)(tan)、氮(dan)(dan)溶解度愈低），可以大(da)大(da)改善高溫脆性。高純級高鉻(ge)鐵(tie)素(su)體不銹(xiu)鋼在(zai)(zai)克服高溫脆性方面已經取得良好效果。
此外，高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鑄態晶(jing)(jing)(jing)粒(li)十分粗(cu)大，只能通(tong)過(guo)加工軋制和適(shi)當溫度下再結晶(jing)(jing)(jing)予(yu)以細(xi)化。但當加熱超過(guo)950℃時（如(ru)焊接等），具有(you)強(qiang)烈(lie)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)長大傾向。眾所周知，粗(cu)大晶(jing)(jing)(jing)粒(li)比相應細(xi)晶(jing)(jing)(jing)組織的(de)(de)塑性或(huo)韌(ren)性要差。高(gao)(gao)鉻(ge)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)厚(hou)度及晶(jing)(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)因素(su)對室(shi)溫脆性存在影(ying)響(xiang)。但是(shi)，高(gao)(gao)純級（碳、氮(dan)含(han)量(liang)極低）不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，因其(qi)脆性轉變(bian)溫度已降得(de)很低，晶(jing)(jing)(jing)粒(li)尺寸(cun)對室(shi)溫缺口韌(ren)性的(de)(de)影(ying)響(xiang)也就不(bu)大了。板(ban)愈厚(hou)，要求控制的(de)(de)碳、氮(dan)含(han)量(liang)應愈低，才能保證必要的(de)(de)缺口韌(ren)性。
四(si)、晶間腐蝕敏(min)感性
普通高(gao)鉻鐵素體不銹(xiu)鋼在(zai)加熱(re)過程中(zhong)存在(zai)造成475℃脆性、σ相脆性和高(gao)溫(wen)脆性的(de)(de)三(san)個脆化(hua)(hua)溫(wen)度(du)區。由(you)于(yu)富鉻的(de)(de)α＇相、σ相或(huo)碳、氮化(hua)(hua)合物的(de)(de)析出等原因，不僅引起脆化(hua)(hua)，而且(qie)帶(dai)來晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)敏感性，使耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能顯著降低(di)。尤其是(shi)當溫(wen)度(du)超(chao)過900～950℃以(yi)上而后快冷(leng)時，具有十分敏感的(de)(de)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)傾向。即使在(zai)碳氮含量較低(di)和象自(zi)來水這樣弱的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)條(tiao)件下，經高(gao)溫(wen)空冷(leng)或(huo)焊(han)縫區也(ye)會發生晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)（9,10）。若重新加熱(re)至700～850℃左右熱(re)處理，其晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)敏感性可(ke)以(yi)消除。
對普通(tong)高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)經高溫(wen)快冷(leng)(leng)后(hou)產生(sheng)晶間腐蝕傾向機理(li)的(de)(de)(de)(de)解(jie)釋，主要是將解(jie)釋奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)晶間腐蝕的(de)(de)(de)(de)貧(pin)(pin)(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)理(li)論應用于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。從敏(min)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)和消除晶間腐蝕傾向溫(wen)度(du)(du)來(lai)看，奧(ao)(ao)氏體(ti)型和鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)正好相反。但本質(zhi)相同，均是由(you)(you)于(yu)(yu)如富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出(chu)造(zao)成其附(fu)近區貧(pin)(pin)(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)引(yin)起。碳(tan)、氮(dan)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)固溶度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)中(zhong)(zhong)小的(de)(de)(de)(de)多，而鉻(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)(du)比(bi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)中(zhong)(zhong)大的(de)(de)(de)(de)多。中(zhong)(zhong)等以(yi)(yi)上(shang)碳(tan)、氮(dan)含(han)量的(de)(de)(de)(de)高鉻(ge)(ge)(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，加熱至約950℃以(yi)(yi)上(shang)，富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)、氮(dan)化(hua)(hua)合物溶解(jie)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)（固溶體(ti)）中(zhong)(zhong)。但在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)快速(su)淬火冷(leng)(leng)卻過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，由(you)(you)于(yu)(yu)高度(du)(du)過(guo)(guo)飽和的(de)(de)(de)(de)間隙固溶體(ti)具有(you)強烈析出(chu)傾向和在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)碳(tan)、氮(dan)元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)速(su)度(du)(du)極(ji)快（比(bi)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)還快，比(bi)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)中(zhong)(zhong)快數百倍），經過(guo)(guo)中(zhong)(zhong)溫(wen)時(shi)(shi)也難以(yi)(yi)阻(zu)止富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)碳(tan)、氮(dan)化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)快速(su)析出(chu)（其沉淀析出(chu)溫(wen)度(du)(du)一般認(ren)為在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)427℃至900℃之間）。當(dang)重新加熱至700～850℃時(shi)(shi)，因鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)快速(su)擴(kuo)散(san)增加了(le)貧(pin)(pin)(pin)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)區的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)量。雖有(you)晶間析出(chu)物存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)，耐晶間腐蝕性能卻良好。
綜上所(suo)述，475℃脆(cui)性(xing)和σ相脆(cui)性(xing)，可通過800℃左右保溫一定時間(jian)快冷予(yu)以消除。焊接或(huo)高(gao)溫淬火(huo)，因經(jing)過其相應脆(cui)化溫度(du)區的時間(jian)短暫，一般來不(bu)及(ji)出現脆(cui)化。因此它們對(dui)制(zhi)(zhi)作焊(han)接構(gou)件設(she)備(bei)的威(wei)脅(xie)尚(shang)不大(da)。而(er)由于碳、氮等間隙元(yuan)素含量高(gao)(gao)而(er)引起(qi)的高(gao)(gao)溫脆(cui)性(xing)和晶間腐(fu)蝕敏感性(xing)、脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫度高(gao)(gao)和缺口敏感性(xing)大(da)才是影響焊(han)接、加工等性(xing)能、限制(zhi)(zhi)普(pu)通高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體不銹鋼應(ying)用的主要障礙。故發展了新一(yi)(yi)代高(gao)(gao)純級高(gao)(gao)鉻(ge)鐵素體不銹鋼。它(ta)在經過焊(han)接等高(gao)(gao)溫過程(cheng)后，具有良好的塑(su)性(xing)和耐蝕性(xing)，其脆(cui)性(xing)轉(zhuan)變溫度一(yi)(yi)般均低于室溫，從而(er)大(da)大(da)擴大(da)其應(ying)用范(fan)圍。
